В биотехнологии ведется поиск эффективных способов получения биологически активных веществ (БАВ) из органического сырья за счет интенсификации технологических процессов. Несомненно, ценным и достаточно редким сырьем для производства биопродуктов служит пчелиный подмор. Обычно его перерабатывают способом щелочной экстракции белка, а затем деацетилированием продукта под действием раствора NaOH и ферментативного гидролиза. В результате получают полимер, названный «Пчелозаном» и имеющим степень деацетилирования 80–85%, то есть высокий показатель преобразования хитина в хитозан. В том, что из пчелиного подмора впервые была получена биодоступная форма биополимера, несомненна заслуга компании «Тенториум» и ее руководителя Р.Г. Хисматуллина.
Напомним, что данный метод предполагает предварительную СО2-экстракцию подмора для выделения основных активных веществ. Но в целом химические и ферментативные технологии обработки пчелиного подмора включают постадийное удаление оставшихся полезных компонентов из тельца пчелы.
Пчелиный подмор представляет собой природный уникальный комплекс с частичками меда, пыльцы, прополиса, воска, хитина, пчелиного яда, маточного молочка. Необходимо иметь в виду, что хитиновый покров пчелы, который является источником полисахаридов — хитина, хитозана, меланинов, гепариноидов, составляет всего 12–15% от общей массы ее тельца. Больше всего в составе сушеного подмора находится протеинов — 50% и сырого жира — 7,6%. Значительную долю занимают меланины — приблизительно 6–7%. Минеральные вещества составляют примерно 2–3% удельного веса пчелы. Поэтому основная задача при обработке пчелиного подмора — максимально сохранить потенциал полезных характеристик исходного сырья.
Биологически активные вещества в подморе находятся не в свободном состоянии, а связаны в сложные комплексы различной физической и химической природы и лишь частично могут находиться в биодоступной форме. Для решения задач по организации растворения труднорастворимых веществ, экстрагирования биологически активных веществ мы рассмотрели возможности пульсационно-механических методов обработки животного сырья, позволяющих обеспечить экологически чистые и малоотходные процессы при максимальном выделении БАВ в водные экстракты. В предложенной нами технологии деструкции биологического сырья используется гидродинамическая пульсационная обработка исходного материала.
При механической активации в органических веществах происходят многочисленные изменения: разрыв внутримолекулярных ковалентных связей, образование более слабых межмолекулярных связей. Вместе с этим изменяются физические свойства веществ (растворимость, активность, внешний вид).
Таким образом, перерабатывая пчелиный подмор по новой технологии, мы добиваемся не только уменьшения размеров частиц материала на макроуровне, но и понижаем молекулярную массу биополимеров за счет их частичной деструкции с сопутствующим увеличением содержания активных функциональных групп.
Процесс механической активации осуществляется с помощью высокоэффективного оборудования, созданного специально под переработку пчелиного подмора и позволяющего усилить кавитационное воздействие на сырье. Переработка новым способом позволяет уменьшить средний размер частиц на 1–2 порядка по сравнению с пчелиным подмором, подвергнутым простому механическому помолу.
На выходе, после обработки, образуется продукт в виде водного экстракта (суспензии) пчелиного подмора, получившего название «Апитин» (от лат. аpis — пчела и последнего слога слова «хитин»). В этом продукте выявлено значительное возрастание концентрации экстрактивных веществ, сырого жира, свободных аминокислот и стеринов. Остальные показатели существенно не отличаются в сравнении с биохимическим составом пчелиного подмора.
В опытном продукте суммарное содержание растительных стеринов составляет 0,41%, сырого жира — не менее 11,83%, сырого протеина — не менее 35%, аминокислот — 35,68%. Из них количество незаменимых аминокислот, в том числе фенилаланина, лизина, лейцина, изолейцина, аргинина, валина, треонина, гистидина, метионина составляет не менее 25,7%; а заменимых аминокислот, в том числе глутаминовой кислоты, аланина, аспарагиновой кислоты, тирозина, глицина, серина — не менее 9,98%. Содержание низкомолекулярных хитозанов — не менее 11%, меланинов — не менее 7,79%.
В продуктах активации присутствуют достаточно низкомолекулярные водорастворимые олигосахариды, что связано с протеканием процессов значительной деструкции биополимеров — хитина и хитозана. Повышение выхода экстрактивных (растворимых в воде) веществ также объясняется деструктивным расщеплением биополимеров: белков, хитина, хитозана, меланина и других полисахаридов. Количество стеринов повышается в результате разрушения гликозилированных форм и отщеплением свободных агликонов.
Анализ профиля органических водорастворимых веществ в составе продукта «Апитин» показал, что основная доля водорастворимых органических соединений нового продукта приходится на низкомолекулярные вещества с массой не более 600 Да и их комплексы.
Химический состав пчелиного подмора и продукта «Апитин» практически не различается благодаря механо-пульсационной обработке: из состава сырьевой смеси не удаляются продукты химических соединений (не образуются летучие вещества, а также осадки). Размер капельки дисперсной фазы суспензии «Апитина» варьирует от 0,1 до 10 мкм. Продукт не имеет видимых твердых частиц, обладает хорошей текучестью. При лиофильной сушке суспензии получили микрокристаллический порошок с размером частиц 1–15 мкм.
Так как хитин из наружного скелета насекомых отличается плотной структурой, то в процессе переработки подмора, кроме микрочастиц, получены частицы кутикулы пчел размером до 0,5–1 мм. Поэтому суспензия проходит сепарирование. Отсепарированные частички кутикулы представляют собой ценный промежуточный продукт, далее подвергаемый ферментативному гидролизу с получением низкомолекулярных хитозан-меланиновых комплексов, что позволяет увеличить их общий выход до 20–22% от массы исходного сырья.
Опытный продукт перспективен для применения в качестве функционального ингредиента в пищевой промышленности, при производстве натуральных косметических препаратов и средств гигиены, медицинских и фармацевтических изделий. «Апитин» сочетается с лекарственными травами, другими продуктами пчеловодства и лесными ягодами, открывая возможность разрабатывать новые функциональные продукты направленного действия.
Представленная технология не требует больших производственных издержек и позволяет перерабатывать значительное количество сырья. Механическая активация является новой, наиболее экологичной и достаточно эффективной технологией переработки пчелиного подмора, а также растительного сырья. Возможно, она станет успешной альтернативой в получении модифицированных продуктов из пчелиного подмора.
Опытная технология создавалась при поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере и научно-исследовательском сопровождении ФГБОУ «ВО “Вятский государственный университет”».
О.Д. ЧЕКМАК,
директор
ООО «Научно-производственное предприятие “Функциональные продукты пчеловодства”»
E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Web: https://apitin.ru/
Адрес редакции журнала "Пчеловодство":
