Пчелиная семья - это уникальная биофабрика, производящая мед и воск, прополис и обножку, маточное молочко и пчелиный яд. А что же представляют собой "отработанный материал" этой биофабрики - мертвые пчелы, или по-другому подмор? С технологической точки зрения подмор - это природное сырье, имеющее в своем составе белок, хитин, меланины, воск, витамины и другие вещества. Объемы подмора, пригодного для промышленной переработки, оцениваются в десятки тонн в год из расчета содержания в России 3 млн семей пчел.
Объектом исследований служил СО2-экстракт, полученный из подмора пчел, предоставленного компанией "Тенториум" в марте 2000 г. Для выделения из подмора пчел биологически активных веществ была использована "сверхкритическая" экстракция, которая применяется обычно для извлечения компонентов из различных видов растений и зерен. По сравнению с обычными жидкостями суперкритические газы (обычно CO2) характеризуются более высокими (на два-три порядка) коэффициентами диффузии и более низкой (на один-два порядка) вязкостью, поэтому скорость извлечения не лимитируется массопереносом в сверхкритической фазе.
Состав экстрагируемых компонентов обычно является весьма гетерогенным и сильно зависит от условий проведения процесса экстракции. Принципиально в экстракте могут присутствовать все продукты пчеловодства. Он обогащен воском и воскоподобными веществами (15-18%); причем имеет очень высокое кислотное число 78,0, косвенно указывающее на большое число свободных жирных кислот, присутствующих в экстракте (в данном случае эта величина, возможно, характеризует и способ экстрагирования). Для сравнения величина кислотного числа пчелиного воска обычно 17-21 мгКОН/г. Число омыления, характеризующее величину средней молекулярной массы кислот, входящих в состав эфиров и восков, равно 93,3. Мы предполагаем, что жирно-кислотный состав эфиров представлен главным образом пальмитиновой кислотой. Определено эфирное число (ЭЧ=15,3), представляющее собой массу КОН (мг), необходимое для омыления всех сложных эфиров, содержащихся в 1 г экстракта. Обычно эфирное число для пчелиного воска составляет 66-86.
Число флавоноидных и других фенольных (14-16%) соединений - величина, полученная спектрофотометрическим методом, характеризует так называемые "цветные спирты" каротиноидной природы и используется в качестве определяющего показателя продуктов, получаемых из пчел. Обращает на себя внимание аномально высокое значение содержания витамина С - 0,5-0,7 мг на 1 г экстракта. Для сравнения: содержание витамина С в цитрусовых составляет 0,4-0,6 мг на 1 г. Аскорбиновая кислота, присутствующая в исследуемом экстракте, имеет большое значение для его использования в лечебно-профилактической косметике.
Мы анализировали натуральный сухой подмор пчел и подмор, прошедший CO2-экстракцию (табл. 1). Он содержит много веществ, Наиболее интересным с точки зрения современной биотехнологии является хитин. Хитин представляет собой ацетилированный аминополисахарид, входящий в состав кутикулы насекомых, панциря ракообразных и клеточной стенки грибов. В кутикуле насекомых, и в том числе пчел, хитин находится в комплексе с меланинами. Нашей задачей стало разделение хитин-меланинового комплекса, выделение хитина пчел в чистом виде и дальнейшее превращение его в хитозан. Хитозан, получаемый из хитина, представляет собой биологически активное вещество, пригодное для использования в медицине, пищевой промышленности, косметике, сельском хозяйстве и других отраслях. Он показал себя как эффективный радиопротектор, сорбент токсинов и тяжелых металлов в организме, элемент лечебно-профилактического питания, средство защиты растений, иммуномодулятор в ветеринарии, а также в других областях. На сегодняшний день известно более 70 направлений применения хитозана.
1. Химический состав подмора пчел, %
| Исходный сухой подмор пчел | Подмор пчел после СО2 экстракции | ||||||||
| Влага | Минеральные вещества | Хитин | Белок | Меланины | Влага | Минеральные вещества | Хитин | Белок | Меланины |
| 8-10 | 2-3 | 10-12 | 50-80 | 20-30 | 8-10 | 2-3 | 20-22 | 45-50 | 20-22 |
Для выделения хитина были применены способы щелочной и ферментативной экстракции белка, а затем полученный хитин подвергнут деацетилированию в щелочных условиях при 130°С. Полученный хитозан, названный "пчелозан" полностью растворим в 1%-ной уксусной кислоте и имеет следующие характеристики (табл. 2).
2. Характеристика хитозана (пчелозана) из пчел
| Цвет | Влага,% | Зола,% | Вязкость*, сПз | Степень деацетилирования, % |
| Светло-коричневый | 8-10 | 1-2 | 5-10 | 80-85 |
*Вязкость 0,4%-ного раствора в 1%-ной уксусной кислоте
Таким образом, пчелиный подмор представляется нам перспективным источником получения высококачественного хитозана медицинского, косметического и пищевого назначения, а также ряда побочных продуктов, таких, как кормовой белок и меланин, природный краситель. Мы полагаем, что переработка пчелиного подмора будет налажена нами в ближайшее время.
С.В.НЕМЦЕВ, О.Ю.ЗУЕВА,
Р.Г.ХИСМАТУЛЛИН, М.Р.ХИСМАТУЛЛИН,
В. В.ЛАРИКОВ, В.П.ВАРЛАМОВ
Центр "Биоинженерия" РАН, Москва
Компания "Тенториум", Пермь
Адрес редакции журнала "Пчеловодство":
