Пчелиный подмор — прекрасный потенциальный источник многих биологически активных веществ, на которые в последнее время обращают пристальное внимание специалисты в области медицины, фармацевтики, энзимологии, косметологии, ветеринарии, пищевой промышленности. Он содержит в себе белки, витамины, воскоподобные вещества, хитин, меланины.
Хитин, составляющий основу кутикулы пчелы, и его производное — хитозан — природные полимеры, проявляющие высокую биологическую активность, обладают бактерицидным, ранозаживляющим, иммуностимулирующим действием. О большом интересе к изучению и использованию этих биополимеров, технологии их получения свидетельствуют многочисленные международные конференции по хитину и хитозану, проведенные за последние годы.
Основу для промышленного производства хитина и хитозана в настоящее время представляют панцири промысловых ракообразных. Однако в силу того, что в России их основная база находится на Дальнем Востоке и из-за ряда других причин, сейчас активно ведутся поиски новых источников этих биополимеров.
Одним из перспективных поставщиков такого сырья может стать медоносная пчела: благодаря быстрому воспроизводству она обеспечит большую его биомассу. Кроме того, одновременное содержание в пчелином подморе хитина и меланина делает технологию извлечения биологически активных веществ (БАВ) из данного сырья еще более перспективной. Меланин также представляет собой важное биологически активное вещество, которое оказывает неспецифическое воздействие на организм, имеет свойства антиоксиданта, гепа- и радиопротектора, антимутагена. Однако получать его химическим синтезом трудно и весьма дорого.
С.В.Немцев, Р.Г.Хисматуллин, О.Ю.Зуева пришли к выводу, что хитозан-меланиновый комплекс отличается существенными преимуществами перед традиционным хитином из панцирей ракообразных. В Ставропольском НИИ животноводства и кормопроизводства (СНИИЖК) проводят исследования по разработке технологии получения хитозана и меланина из пчелиного подмора.
Сырье, полученное на пасеках Ставропольского края, изучали на содержание минеральных веществ, белка, липидов, хитина, меланина для установления вариабельности его количественных характеристик и возможности использования в технологическом процессе. Сравнивали образцы подмора, взятого после весенней ревизии семей в 2006 и 2007 гг., а также летней профилактической чистки ульев в 2007 г. (образцы I, II, III соответственно). Количество белка и минеральных веществ в них было стабильным и не зависело от места происхождения и времени отбора. Так, в I, II и III образцах количество белка составляло 47,8; 45,6 и 50,0% соответственно. Таким образом, стабильность параметров исходного сырья позволяет исключить его стандартизацию с целью оптимизации последующих операций.
Содержание влаги в образцах составило 3–4%; минеральных веществ — 2–3; хитина — 22–26; меланинов — 10–12; воскоподобных и других веществ — 5–17%. В лабораторных условиях экспериментально установили оптимальное соотношение исходного сырья и экстрагента, его концентрацию в стадии депротеинирования и дезацетилирования, температурный и временной режим депротеинирования. Это позволило отработать технологию одновременного получения хитозан-меланинового комплекса и меланина из подмора пчел, пригодную для выделения этих соединений в промышленных масштабах. Отработанный и оптимизированный процесс получения данных веществ включает несколько стадий, которые выполняют без отделения и промывания промежуточных соединений, что значительно повышает процентный выход БАВ.
Предварительно высушенный до влажности 3–4% подмор растирают в ступке (в лабораторных условиях) или в барабанной мельнице (при промышленном производстве) до частиц размером 0,3–0,4 мм. В полученный порошок добавляют 10%-ный раствор NaОH в соотношении по массе 1:10 и проводят депротеинирование в закрытом сосуде без доступа воздуха при 78–82°С, постоянно перемешивая в течение 1,5 ч. После охлаждения в этот сосуд в том же количестве добавляют 50%-ный раствор NaOH и дезацетилируют для получения хитозана без доступа воздуха при 90–97°С при периодическом помешивании в течение 1,5–2,0 ч.
Для выделения хитозан-меланинового комплекса полученный гидролизат отфильтровывают на воронке Бюхнера и промывают до нейтральной реакции промывных вод (рН 7). Поскольку меланины хорошо растворяются в щелочной среде, в отделенном растворе после депротеинирования и дезацетилирования содержится основное их количество, кроме меланинов, связанных в комплекс с хитозаном. Поэтому щелочной раствор оставляют для осаждения меланинов, которые затем извлекают, вводя концентрированную соляную кислоту до изменения рН среды в кислую область. Осажденные меланины отделяют центрифугированием раствора в течение 15 мин. при 5 тыс. об./мин. Полученный меланин промывают до нейтральной реакции промывных вод с последующим центрифугированием. Далее его сушат одновременно с хитозан-меланиновым комплексом в сушильном шкафу при 50°С. Данная технологическая схема позволяет довести выход этого комплекса примерно до 24% по массе от исходного сырья и сохранить меланины на 86–92%.
Интерпретация ИК-спектров экспериментальных образцов хитозан-меланинового комплекса и выделенных меланинов, на которых регистрировались полосы поглощения сопряженных углеродных связей (при 1650 см–1), карбоксильных (1736 и 1712 см–1), гидроксильных (3288 и 1170 см–1), валентных колебаний метильных и метиленовых (в области 2800–2900 см–1) групп, деформационных колебаний аминогруппы (1600 см–1), подтвердила их групповую принадлежность к полимерам — хитозану и меланинам животного происхождения (рис.). Данные ИК-спектроскопии можно использовать для идентификации получаемых БАВ.
Чтобы обосновать возможность применения хитозан-меланинового комплекса в качестве основы ветеринарных препаратов для эффективной профилактики и лечения дисбактериозов молодняка сельскохозяйственных животных, провели микробиологические исследования в соответствии с ГОСТ 25311–82. В результате в комплексе не были выявлены микроорганизмы родов сальмонелл, протея, кишечной и синегнойной палочек, золотистого стафилококка, а также токсинообразующих анаэробов, аспергилловых грибов и дрожжей рода Candida.
Острую токсичность определяли по методу Кербера, рассчитывая ЛД50. Полученные данные позволили отнести хитозан-меланиновый комплекс, выделенный нами из подмора пчел, к 4-му классу веществ по степени опасности и токсичности в соответствии с ГОСТ 12.1.007–76 и к малотоксичным в соответствии с общепринятой классификацией.
Эффективность хитозан-меланинового комплекса в качестве основы ветеринарного препарата, поддерживающего необходимый положительный бактериальный баланс кишечника молодняка сельскохозяйственных животных, подтверждена в серии опытов на телятах, поросятах и козлятах. У животных снизилось количество условно-патогенной микрофлоры и повысилась общая резистентность организма.
Н.В.ПОГАРСКАЯ, М.И.СЕЛИОНОВА
Ставропольский НИИ животноводства
и кормопроизводства
Адрес редакции журнала "Пчеловодство":
