Усовершенствованная технология получения гидролизатов из побочной продукции пантового оленеводства

Введение. На современно этапе в России главной задачей при переработке пантового сырья является интенсификация процесса извлечения биологически активных веществ (БАВ) для увеличения производительности и выхода полезного продукта. Интенсификация осуществляется как за счет разработки новых технологий с применением усовершенствованного оборудования, так и за счет увеличения потенциала биологической массы сырья. Так, например, в качестве источников сырья пантового оленеводства все большее значение приобретает побочная продукция, которая до сих пор в мараловодческих хозяйствах в основном утилизируется. В то время как доказана их биологическая активность [1] и они могут быть использованы в качестве дополнительных источников биологически активных и пищевых веществ [2]. На данный момент для получения БАВ из побочной продукции пантового оленеводства используют методы, которые условно можно разделить на две группы: первая – это методы, ос- нованные на процессе консервирования сырья и измельчения до готового продукта, вторая – на процессе высокотемпературной или ультразвуковой экстракции с внесением ферментов и последующей сушкой биосубстанцией.

Согласно закону Фика, определяющему накопление растворенного вещества в процессе диффузии, параметрами, влияющими на скорость и степень извлечения БАВ, являются степень измельчения, разность концентраций, тип экстрагента, температура, давление, продолжительность процесса и гидродинамические условия, создаваемые в экстракторе. Положительное влияние различных воздействий (энергетических, временных и др.) на перечисленные факторы позволяет интенсифицировать процесс экстракции.

Проводимые в последние годы исследования свидетельствуют, что технология интенсивного экстрагирования биологически активных веществ (БАВ) является одним из приоритетных направлений развития пищевой, фармацевтической, парфюмерно-косметической и других отраслей промышленности. Одним из наиболее эффективных способов интенсификации является воздействие ультразвуковыми колебаниями высокой интенсивности, позволяющее ускорять массообменные процессы, увеличивать выход получаемых продуктов и повышать их качество. Продолжительная ориентация на импортные поставки биологически активных веществ затормозила рост их производства в России. Техника и технология получения БАВ, научные исследования в этой области развивались недостаточными темпами. Одна из основных причин – отсутствие экологически чистой универсальной технологии комплексной переработки сырья пантового оленеводства. В таких условиях актуальность рассмотрения прогрессивных технологий переработки, основанных на применении ультразвуковой экстракции, не вызывает сомнений.

Цель исследования. Усовершенствовать способ получения гидролизатов из побочной продукции пантового оленеводства .

Задачи исследования: определить выход биологически активных веществ гидролизатов из мяса и хвостов маралов, полученных на ультразвуковых установках разной мощности; изучить в сравнительном аспекте микробиоло- гические показатели гидролизатов из мяса и хвостов при различных температурных режимах и мощности ультразвуковых волн.

Объекты и методы исследования. Научноисследовательская работа проводилась во Всероссийском научно-исследовательском институте пантового оленеводства ФГБНУ ФАНЦА в 2019 г.

Для осуществления эксперимента заготовку сырья маралов осуществляли в ФГУП «Новота-лицкое» (Чарышский район, Алтайский край). В соответствии с принятыми нормами в процессе убоя маралов брали мясо и хвосты, освобождали от кожи, костной части, соединительнотканных оболочек и жировой ткани, промывали проточной холодной водой, замораживали при температуре минус 18 °С. Замороженное сырье для проведения экспериментальных исследований отправляли в лабораторию переработки и сертификации пантовой продукции отдела ВНИИ ПО ФГБНУ ФАНЦА.

В качестве эксперимента провели сравнительное исследование двух ультразвуковых технологических аппаратов «Волна» УЗТА-0,2/22 ОМ с высокой интенсивностью ультразвукового воздействия со средней объемной мощностью 0,1 Вт/см3 и ранее разработанной технологией на Elmasonic S80H со средней объемной мощностью 0,02 Вт/см3 для экстракции побочного сырья марала.

Заданные параметры экстракции: температура – 45, 55, 65, 75 °С, временные интервалы – 1, 2, 3, 4, 5, 6 часов, гидромодуль 1:6; внесение в первую половину времени 0,5 % Протозимов В и С рН=8,0, а в остальное 0,5 % Протозима ЛП рН=4,0.

Изучение компонентного состава водного экстракта, полученного на разных аппаратах ультразвуковой экстракции в температурных режимах, осуществляли путем определения выхода биологически активных веществ из сырья по количеству сухого остатка (ГОСТ 31640-2012) [3].

С целью определения эффективного режима экстракции гидролизата из мяса и хвостов маралов с использованием ультразвуковой установки изучали микробиологические показатели в установленных технологических параметрах (согласно ТР ТС 021/2011) [4].

Микробиологические показатели определяли по методикам ВНИИ СНДВ от 07.05.91 [5].

Эксперименты проведены в трехкратной повторности.

Результаты исследования и их обсуждение. С целью определения эффективности ультразвуковой экстракции на оборудовании высокой интенсивности были получены экстракты с разным временем и температурой экспозиции в сравнительном аспекте с ранее применяемым ультразвуковым аппаратом (табл. 1).

Содержание массовой доли сухих веществ в экстракте из мяса маралов, %

Таблица 1

Время экстракции, часов	Средняя объемная мощность, Вт/см3	Температура, °С
		45	55	65	75
1	0,02	25,6	27,9	30,6	35,4
	0,10	34,6	39,4	42,8	43,9
2	0,02	30,6	32,8	35,9	40,4
	0,10	55,9	56,1	58,9	61,7
3	0,02	35,6	39,7	40,5	42,6
	0,10	70,6	72,5	74,9	80,4
4	0,02	41,5	48,8	50,9	58,3
	0,10	78,4	90,1	91,2	92,4
5	0,02	58,6	65,3	70,4	75,6
	0,10	79,1	91,3	92,3	92,6
6	0,02	76,6	81,4	88,7	92,3
	0,10	79,6	92,8	92,9	93,0

Анализируя полученные результаты, можно отметить, что на двух сравниваемых ультразвуковых аппаратах с применением отечественных ферментов извлекается из сырья пантового оленеводства, в частности, мяса до 93,0 % сухих веществ. Проведенные исследования свидетельствуют, что экстракция на оборудовании высокой интенсивности со средней объемной мощностью 0,10 Вт/см3 сокращает время экспозиции на 2 часа по сравнению с аппаратом меньшей мощности (0,02 Вт/см3). Массовая доля сухих веществ также зависит и от температуры экстракции, причем динамика на двух аппаратах аналогична. Так, после шестичасовой экстракции на аппарате со средней объемной мощностью 0,02 Вт/см3 при температуре 45 °С массовая доля сухих веществ составила 76,6 %, что на 20,5 % меньше по сравнению с температурой 75 °С. Разница массовой доли сухих веществ при экстракции на аппарате высокой интенсивности составила 16,8 %, что практически идентично со сравниваемым оборудованием.

Хвосты маралов – это ценное сырье, обладающее омолаживающим действием, их биохимический состав многообразен, в результате чего наблюдается достаточно высокий биологический эффект. Извлечение всех биологически активных веществ из сырья в экстракт представлено в таблице 2.

Таблица 2

Содержание массовой доли сухих веществ в экстракте из хвостов маралов

Время экстракции, часов	Средняя объемная мощность, Вт/см3	Температура, °С
		45	55	65	75
1	0,02	18,2	22,7	26,4	28,1
	0,10	20,4	25,3	29,7	32,4
2	0,02	20,2	24,5	28,7	32,1
	0,10	50,9	58,4	62,7	65,8
3	0,02	25,3	26,8	30,4	33,6
	0,10	61,2	72,3	78,4	88,1
4	0,02	29,3	36,9	37,4	38,0
	0,10	72,1	83,6	89,4	98,2
5	0,02	30,1	37,3	41,2	45,9
	0,10	72,2	82,9	88,9	98,1
6	0,02	35,5	36,8	47,6	48,0
	0,10	72,3	82,5	88,8	98,2
7	0,02	45,3	48,7	55,1	63,4
	0,10	71,3	82,4	87,7	97,4
8	0,02	70,3	76,8	87,6	98,0
	0,10	70,5	83,6	89,9	98,0

По результатам исследования гидролизатов из хвостов маралов установлено, что максимальное извлечение так же, как и из мяса наблюдается при температуре 75 °С, время ультразвуковой экстракции на оборудовании высокой интенсивности (0,02 Вт/см3) с получением максимального выхода 98,2 % составило 4 часа, что меньше на 4 часа по сравнению с оборудованием со средней объемной мощностью 0,10 Вт/см3. Такая экономия времени значи- тельно сокращает затраты на производство гидролизатов из побочной продукции пантового оленеводства.

При получении гидролизатов необходимо учитывать, что сырье пантового оленеводства зачастую обсеменено различными группами микроорганизмов, так, хвосты имеют по стафилококкам значения – 3·108, по колиформам – 3·104, дрожжи и плесени – 5·103, мясо отвечает требованиям технического регламента. Приме- нение современного ультразвукового оборудования высокой интенсивности «Волна» УЗТА-0,2/22 ОМ (мощность 0,1 Вт/см3) при температуре 65–75 °С и времени экстракции 2 часа позволяет получать экстракты хвостов с содержанием КМАФАнМ 1·101КОЕ/г, дрожжи и плесени, колиформы, сальмонеллы отсутствуют, что соответствует требованиям ТР ТС 021/2011 по микробиологическим показателям. Экстракты, полученные с применением ультразвукового аппарата Elmasonic S80H (мощность 0,02 Вт/см3), требуют дополнительной стерилизационной обработки.

Выводы. Гидролизаты из мяса и хвостов маралов, полученных на ультразвуковом оборудовании высокой интенсивности «Волна» УЗТА-0,2/22 ОМ со средней объемной мощностью 0,1 Вт/см³, имели высокий выход сухих веществ – 93,0 и 98,2 % соответственно.

Микробиологические показатели гидролизатов из мяса и хвостов соответствовали требованиям ТР ТС 0,21/2011 при получении на ультразвуковом оборудовании высокой интенсивности в течение 2 часов при температуре 65–75 °С.

Таким образом, усовершенствованная технология с применением «Волна» УЗТА-0,2/22 ОМ с высокой интенсивностью ультразвукового воздействия (средняя объемная мощность – 0,1 Вт/см3) при температуре 65, 75 °С, времени 2 часа, гидромодуль 1:6, с добавлением в первую половину времени 0,5 % Протозимов В и С при рН=8,0, а в остальное 0,5 % Протозима ЛП при рН=4,0 обеспечивает высокий выход сухих веществ.