Подбор параметров гомогенного диспергирования для переработки второстепенного сырья пантового оленеводства

Введение . Уникальным природным источником биологически активных веществ животного происхождения являются представители сибирской фауны: марал, пятнистый и северный олени. Практически все органы оленей наряду с пантами издавна применяются в народной медицине и имеют большой спрос в странах Юго-Восточной Азии (Китай, Корея, Япония). Недостаточная изученность этого сырья ограничивает его широкое использование в России [1].

Препараты на основе продуктов пантового оленеводства являются наиболее эффективными и безопасными нутриентами и адаптоге-нами. Они содержат минеральные соли, сложные органические соединения, ферменты, высокие концентрации гормоноподобных веществ, витаминов и аминокислот. Их применение, как известно, повышает энергетику организма, улучшает кровоток, способствует регенерации тканей, особенно эффективно ускоряет восстановление мышечной ткани после ее повреждения в результате интенсивных физических нагрузок, а также замедляет процессы старения организма [2].

При производстве жидких продуктов функционального назначения из сырья маралов одна из основных задач заключается в том, чтобы стабилизировать ингредиенты и исключить такие пороки органолептики, как расслаивание, выпадение осадка. С учетом этого основной операцией, которая может исправить данный дефект в производстве, является тонкое диспергирование до размеров частиц не более 50 мкм. При этой операции происходит клеточное измельчение сырья, которое позво- ляет избежать расслоения и осаждения компонентов. Обычно используются гомогенизаторы, диспергаторы, однако это не всегда обеспечивает ожидаемые результаты [3, 4]. Кроме того, в результате гомогенизации повышается стабильность эмульсии, что значительно сказывается на длительном хранении продуктов и росте питательной ценности эмульсионной структуры, поскольку такие продукты легче усваиваются организмом человека. Решение проблемы депротеинизации и стабилизации остается приоритетным, во многом зависит от разработки технологии диспергирования и предварительной подготовки. В связи с этим разработка параметров гомогенного диспергирования для переработки второстепенного сырья пантового оленеводства является актуальной задачей.

Цель исследования – подбор технологических параметров гомогенного диспергирования второстепенной продукции пантового оленеводства.

Задачи : определить размер частиц при гомогенизации с предварительной ультразвуковой, ферментативной экстракцией сырья маралов, с предварительной экстракцией в термостате сырья маралов.

Объекты и методы. Научноисследовательская работа проводилась во Всероссийском научно-исследовательском институте пантового оленеводства – отделе ФГБНУ ФАНЦА в 2021 г.

Для решения поставленной задачи исследования по определению технологических параметров получения биосубстанций из сырья маралов путем гидролизного диспергирования изучили технологическую пригодность к переработке сырья маралов (матки с плодами и околоплодной жидкостью, сухожилия, репродуктивные органы самцов, шкура) на установке для диспергирования и гомогенизирования пищевых текучих продуктов ДГ-3 мощностью 3,0 кВт с температурой нагрева 45 °С, при гидромодуле от 1:5 до 1:20.

Сырье маралов очищали от соединительнотканных оболочек, измельчали на мясорубке до частиц размером 0,5 см.

Для возможного ускорения и качества процесса диспергации провели серию опытов.

Опыт 1 – гомогенизация с предварительной ультразвуковой экстракцией сырья на ультразвуковом оборудовании высокой интенсивности УЗТА-1/22-ОМ «Волна-М» в течение 1–4 часов с добавлением ферментов микробного происхождения (Протозим В, Протозим С и Протозим ЛП) в количестве 0,2 % (по ранее отработанной технологии) [5].

Опыт 2 – гомогенизация с предварительной экстракцией в термостате при температуре 45–50 °С в течение 1–4 часов с добавлением ферментов микробного происхождения (Протозим В, Протозим С и Протозим ЛП) в количестве 0,2 %.

Контролем являлся процесс гомогенизации сырья маралов без предварительной обработки.

Проведен анализ времени диспергации и размеров частиц гомогенатов с применением электронной микроскопии до и после ультразвуковой обработки ( контроль и опыт), что определяло степень диспергирования.

Результаты и их обсуждение. Первоначально было изучено сырье на технологическую пригодность к переработке на диспергаторе с подбором оптимального гидромодуля.

Сырье маралов предварительно обезволашивали и измельчали до фаршеобразного состояния. На диспергаторе ДГ-3 проводили гомогенизацию сырья при гидромодуле от 1:5 до 1:20 (табл. 1).

Таблица 1

Консистенция гомогенатов марала в зависимости от гидромодуля

Сырье	Гидромодуль
	1:5	1:10	1:20
Шкура	Плотная, с длинными волокнами до 2-3 см, с расслоением на 2 фазы	Однородная, гомогенная	Однородная, гомогенная
Матка с плодами и околоплодной жидкостью	Однородная, гомогенная, пюреобразная	Однородная, жидкая	Однородная, жидкая
Сухожилия	Волокнистая	Волокнистая	Волокнистая
Репродуктивные органы самцов	Однородная, с волокнами	Жидкая	Жидкая

Полученные данные показывают, что для сырья из маток оптимальным является гидромодуль 1:5, так как имеется околоплодная жидкость в количестве 55 % от общей массы сырья [1]. Опытные образцы из шкуры, сухожилий, репродуктивных органов маралов при гомогенизации на диспергаторе ДГ-3 не разбивались на мелкие волокна, а наматывались на измельчающие детали, останавливая его работу, поэтому была предложена предварительная подготовка сырья в поле ультразвука и термостате с обработкой ферментами протеолитического влияния в количестве 0,2 % каждого при гидромодуле 1:5. В результате наилучшим гидромодулем для процесса диспергации из шкуры маралов был 1:10, сырье при этом параметре хорошо гомогенизируется, не расслаивается. В ходе проведе- ния опыта для получения биосубстанции из репродуктивных органов и сухожилий маралов оптимальным гидромодулем являлся 1:5, гомогенат соответствовал поставленной задаче, был однородный с хорошо распределенными частицами в массе продукта. При увеличении количества воды до соотношения 1:20 происходит снижение биологически активных веществ в гомогенатах.

Установлено положительное влияние процесса экстракции сырья маралов на длину волокон в гомогенатах (табл. 2). Так, длина волокон в биосубстанции из шкуры маралов после 4 часов ультразвуковой обработки была меньше в 2,5 раза по сравнению с длиной волокон, полученных при экстракции в термостате (табл. 2).

Таблица 2

Сырье	Группа	Время экстракции, ч	Время, затраченное на ДГ-3, мин	Длина волокна, мкм
1	2	3	4	5
Шкура	Контроль	-	30	4,96
	Опыт 1	1	10	3,50
		2	6	1,65
		3	3	1,62
		4	2	1,60
	Опыт 2	1	10	5,82
		2	6	4,13
		3	3	4,0
		4	2	3,98
Матка с плодами и околоплодной жидкостью	Контроль	-	20	49,29
	Опыт 1	1	13	2,19
		2	8	0,54
		3	6	0,22
		4	5	0,20
	Опыт 2	1	9	10,18
		2	5	6,27
		3	4	5,13
		4	2	4,98
Сухожилия	Контроль	0	Не гомогенизируется
	Опыт 1	1	15	45,01
		2	8	36,03
		3	5	25,32
		4	2	23,18
	Опыт 2	1	35	510,20
		2	25	211,01

Окончание табл. 2

1	2	3	4	5
Сухожилия	Опыт 2	3	20	210,08
		4	20	206,03
Репродуктивные органы самцов	Контроль	-	15	717,95
	Опыт 1	1	10	256,18
		2	5	9,34
		3	4	9,10
		4	4	9,0
	Опыт 2	1	10	326,15
		2	5	47,73
		3	4	46,23
		4	4	45,86

Показатели гомогенизации шкуры маралов

Гомогенизация шкуры в серии контроля осуществлялась на протяжении не менее 30 минут, длина волокон в готовой биосубстанции составила 4,96 мкм. Предварительная 2-часовая экстракция в УЗТА-1/22–ОМ «ВолнаМ» с 6-минутным диспергированием позволила получить биосубстанцию с длиной волокон 1,65 мкм, что меньше в 3 раза по сравнению с контролем. При дальнейшем увеличении времени экстракции более 2 часов длина волокна изменяется незначительно – в среднем на 4 %, применение таких параметров экономически нецелесообразно. Применение термостата с разными параметрами времени экстракции позволяет получить биосубстанцию с длиной волокна не менее 3,98 мкм, что на 20,0 % меньше контроля.

В ходе опыта по гомогенизации нативного сырья из маток установлено время 20 минут и достаточно тонкое диспергирование: длина волокна – 49,29 мкм. Полученная субстанция имеет пюреобразную структуру и в таком виде может применяться в качестве одного из компонентов при получении жидких пищевых продуктов пантового оленеводства. Полученный гомогенат полностью отвечал требованиям поставленной задачи, поэтому процесс экстракции, несмотря на сокращение длины волокон в 10,5 раза, был исключен из предварительной подготовки.

Применение предварительной обработки с ферментами в поле ультразвука позволило диспергировать сухожилия на ДГ-3 в продукт с однородной структурой, при этом длина волокон составила 36,03 мкм, время, затраченное на переработку, – 8 минут.

Согласно полученным данным, предварительная экстракция репродуктивных органов самцов марала в УЗТА-1/22-ОМ «Волна-М» по- казала, что применение двухчасовой обработки позволило получить гомогенат с длиной волокна 9,34 мкм, что в 5 раз превосходило обработку данного сырья в термостате и в 76 раз контроль. В ходе опыта получен гомогенный продукт с однородной соусоподобной структурой. При увеличении времени предварительной обработки сырья до 3 часов длина волокна уменьшалась на 2,57 %, время гомогенизации увеличивалось на 1 минуту, применение данных параметров нецелесообразно.

Полученные данные по диспергированию сырья маралов свидетельствуют, что предварительная обработка ферментами и ультразвуком позволяет получить гомогенаты с более низкими значениями длины волокон.

Увеличение времени экстракции экономически не обоснованно, так как разница по длине волокна и времени гомогенизации незначительна. Значения времени и длины волокон при предварительной обработке сырья в термостате значительно уступают значениям, полученным при обработке в ультразвуке.

Заключение . Таким образом, гидролизное диспергирование сырья из маток с плодами и околоплодной жидкостью осуществлялось при гидромодуле 1:5 в течение 20 минут. Дисперга-ция другого сырья маралов требовала двухчасовой предварительной ферментной обработки (Протозим В, Протозим С и Протозим ЛП) в поле ультразвука в дозе 0,2 % от массы сырья, при этой подготовке измельчение шкуры маралов до гомогенатов происходило при гидромодуле 1:10 в течение 6 минут, сухожилий маралов при гидромодуле 1:5 в течение 8 минут, репродуктивных органов при гидромодуле 1:5 в течение 5 минут.