Инновационные технологии глубокой переработки биологического сырья от северных оленей
Инновационные технологии глубокой переработки биологического сырья от северных оленей
Рациональное изъятие и переработка уникальных биологических ресурсов животного и растительного происхождения Севера, содержащих сбалансированные комплексы биологически активных веществ, - огромный резерв, который может обогатить рационы, способствовать поддержанию здоровья и жизненного тонуса населения региона, а также служить основой функциональных кормовых добавок для животных и птицы.
Наиболее ценное сырье от северных оленей - панты, поэтому его изучению до сих пор уделяется большое внимание. Проведенные исследования показали, что панты северных оленей содержат комплекс биологически активных веществ, что позволяет использовать продукты их переработки в качестве функциональных пищевых и кормовых добавок.
Цель наших исследований - разработка инновационных технологий глубокой переработки биологического сырья от северных оленей и изучение возможностей его использования.
Условия, материалы и методы. Работу проводили в лабораториях биотехнологии и экологии добычи и качества мясной продукции НИИСХ Крайнего Севера.
Методом экспериментального моделирования были установлены оптимальные параметры технологических процессов: степень измельчения сырья, температурные режимы экстракции сырья и высушивания целевых продуктов; соотношение ингредиентов в рецептурах пищевых и кормовых добавок.
Сушку проводили в инфракрасной сушилке СКВ 04.00.000 с активной вентиляцией с последующим измельчением образцов на дисковом истирателе УХЛ-4 до порошкообразного состояния с размерами частиц не более 200 мкм.
Экстракцию с использованием ультразвука осуществляли на установках с различными частотами.
Химико-токсикологические, микробиологические и радиологические испытания сырья и готовой продукции проводили в соответствии с требованиями СанПин 2.3.2.1078-01.
В процессе работы изучали органолептические и технологические свойства экспериментальных образцов пищевых и кормовых добавок.
Биохимические исследования выполнены на аналитическом оборудовании в лаборатории биохимии СибНИИЖ г. Новосибирск.
Схема эксперимента по созданию новых видов хлебобулочных изделий включала варианты с добавлением порошка из пантов к муке при замесе теста для булочек и хлеба в количестве 0,25; 0,50; 2,5 и 5,0 % от массы муки (контроль — без добавок).
Результаты и обсуждение. На начальном этапе исследований был получен ультрадисперсный порошок из пантов северных оленей (УДП). Изучение его технологических и биохимических свойств показало, что УДП обладает высокой степенью измельчения (такой как хлебопекарная мука), его можно использовать в разных количествах и комбинациях в пищевых композициях.
Технологические схемы приготовления хлеба и хлебобулочных изделий, обогащенных УДП, существенно не отличаются от традиционных, поэтому их можно использовать на любых пекарнях и хлебозаводах.
Результаты эксперимента показали, что изделия с добавлением 0,25 и 0,50 % УДП характеризуются самыми высокими органолептическими качествами. Добавление порошка из пантов способствовало увеличению концентрации в готовом продукте кальция, магния, железа, марганца. Кроме того, в булочке с 0,25% УДП содержание белка увеличилось, по сравнению с контролем, на 37,87 %, в хлебе - на 39,55 %, а при добавлении 0,5 % величина этого показателя возросла соответственно на 73,41 и 57,31 %. Применение указанной технологии позволяет получать новые виды хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности по дефицитным в питании человека минеральным веществам и аминокислотам. Например, в булочке с содержанием 0,25 % УДП концентрация железа увеличивается, по сравнению с контролем, на 1,45 мг/кг, марганца - на 0,835, магния - на 10,01 мг/кг, кальция - на 131,11 мг/кг. В экспериментальных образцах с добавкой 0,50 % порошка из пантов отмечено обогащение по таким незаменимым аминокислотам, как изолейцин, валин, лейцин и лизин, до уровня, соответствующего требованиям ФАО/ВОЗ. По результатам исследований получен патент «Способ приготовления хлеба и хлебобулочных изделий из пшеничной муки» №2298924.
Мы усовершенствовали технологию производства экстрактов из пантов северных оленей с использованием ультразвука. Она включает очистку пантов северных оленей от кожного покрова, измельчение до размера частиц менее 100 мкм и последующую ультразвуковую экстракцию водными растворами этилового спирта различной концентрации. Сравнительный анализ химического состава показал, что применение предложенного метода значительно повышает выход биологически активных веществ, по сравнению с препаратом Велкорнин, который получают путем четырехкратного экстрагирования пантовой муки водно-спиртовыми растворами различной концентрации при температуре 85...90°С с последующим объединением экстрактов, подкислением уксусной кислотой, вымораживанием и отделением осадка. В опытных образцах достоверно увеличивается содержание кальция, меди, железа, магния, марганца и цинка; общее количество аминокислот возрастает на 23 %, эстрадиола - в 1,3- 3,7 раза, тироксина - в 1,1 -1,4 раза, тестостерона - в 1,9-2,4 раза, прогестерона - в 1,4-1,97 раза, почти всех исследуемых витаминов - в 1,5-2 раза. Кроме того, использование ультразвуковой экстракции сокращает длительность процесса, по сравнению с многостадийным экстрагированием, в 4 раза. По результатам работы получен патент на изобретение «Способ получения биологически активного продукта из пантов и/или рогов северных оленей» №2302141
Технология производства биологически активного продукта (БАП) на основе меда и пантовой продукции, предусматривающая экстракцию, которую проводят натуральным медом на водяной бане или ультразвуком, позволяет расширить ассортимент натуральных композиций направленного назначения. Его можно использовать как средство для повышения устойчивости организма к неблагоприятным воздействиям, профилактики заболеваемости и нормализации жизнедеятельности организма.
Органолептические испытания показали, что независимо от метода экстракции продукты практически не отличаются, имеют темный цвет и сладкий приятный с привкусом пантов вкус. Использование ультразвуковой экстракции значительно повышает выход биологически активных веществ (БАВ). Так, сумма аминокислот в препарате, полученном с применением ультразвука, выше, чем в образце, изготовленном с использованием водяной бани, на 5,41 мг/100 г, а количество всех минеральных веществ - в 1,5-2,0 раза.
Разработанный биологически активный продукт можно использовать как для внутреннего, так и для наружного применения. Перспективно использование БАП в косметических целях: в виде омолаживающих масок и аппликаций. Приоритет разработки подтвержден патентом «Способ получения биологически активного продукта из консервированного сырья животного происхождения» №2345573.
При экстракции пантового сырья образуется большое количество жмыха. Он представляет собой твердый сыпучий продукт коричневого цвета.
В результате исследований, проведенных в лаборатории биотехнологии НИИСХ Крайнего Севера, установлено, что в пантовом жмыхе остается 97,54 % минеральных веществ и 26,50 мг/кг витаминов различных групп. Кроме того, он содержит ряд незаменимых аминокислот: триптофан - 1,63 %; треонин - 8,15 %; валин - 4,94 %; метионин - 5,00 %; изолейцин - 6,42 %; лейцин - 10,89 %; фенилаланин - 3,37 %; лизин - 13,68 % от общего количества аминокислот. Оценка биологической ценности, выполненная по величине аминокислотного скора, показала, что лимитирующие аминокислоты в образцах пантового жмыха - фенилаланин+тирозин (25,00 %) и валин - 43,58 %; аминокислотный скор лизина составляет 109,58 %. Изложенное подтверждает возможность его использования для приготовления функциональных кормовых добавок.
Технология производства кормовых добавок с использованием отходов экстракции пантов северных оленей включает последовательное выполнение операций по смешиванию кукурузной и овсяной муки в соотношении 1:2, жира морских млекопитающих, воды, альфа-токоферола ацетата с пантовым жмыхом, гомогенизации полученной смеси, сушке и измельчению. По технологическим характеристикам кормовые добавки для животных и птицы, содержащие жмых пантов северных оленей, соответствуют ГОСТ Р 51849-2001 и ГОСТ Р 51899-2002. На «Способ приготовления корма для домашних животных и птицы» получен патент № 2471360.
В процессе предварительной очистки пантов от кожного покрова с волосом теряется от 28 до 32 % сырья, которое идет в отходы и в дальнейшем не используется. Это кератинсодержащий продукт. Ввиду особенностей состава и строения его нельзя использовать в корм животным, так как он не переваривается в желудочно-кишечном тракте.
Мы разработали технологию изготовления кормовой добавки из кожного покрова пантов с использованием гидролиза. Изучение химического состава показало, что в гидролизатах содержатся все незаменимые аминокислоты, причем во всех образцах они преобладают над заменимыми, что подтверждает полноценность продукта. Важно и то, что общая сумма аминокислот, а также сумма заменимых и незаменимых кислот в гидролизатах выше, чем в пантовой муке. Так, соотношение заменимых аминокислот к незаменимым в литиевом гиролизате составляет 1:1,3, в натриевом и калиевом - 1:1,4, в пантовой муке - 1:1,26. Самый высокий уровень незаменимых аминокислот регистрируется в калиевом гидролизате - 18,57 г/100 г белка. Содержание лейцина, лизина, изолейцина и треонина в литиевом гидролизате достигает 12,11 г/100 г белка, натриевом -12,28 г/100 г белка, калиевом -12,5 г/100 г белка, в пантовой муке - 10,74 г/100 г белка.
Из заменимых аминокислот по количественному содержанию в гидролизатах доминируют глутамин, аргинин и аланин, на долю которых приходится от 7,75 до 8,61 % общей суммы заменимых аминокислот (в пантовой муке 7,74 %). Получен патент «Способ получения кормовых добавок из сырья животного происхождения» № 2444200.
Разработанные в НИИСХ Крайнего Севера функциональные продукты с использованием пантовой продукции можно с успехом применять для профилактики и реабилитации работников тяжелых производств и прочих категорий населения, проживающих в экстремальных условиях, для геронтологического питания, улучшения памяти и работы мозга у работников умственного труда, увеличения скоростных и силовых показателей у спортсменов.
Выводы. Таким образом, в НИИСХ Крайнего Севера разработаны инновационные технологии глубокой переработки биологического сырья от северных оленей, позволяющие производить функциональные пищевые и кормовые добавки, характеризующиеся высоким содержанием биологически активных веществ и обеспечивающие безотходную переработку пантовой продукции.
Источник: Тюпкина Г И и др. Инновационные технологии глубокой переработки биологического сырья от северных оленей / Достижения науки и техники АПК. 2013, № 11, с. 65-68.
Материал на сайт подготовил Севастьянов В. Н.
