МИКРОИНКАПСУЛИРОВАННАЯ ПРОБИОТИЧЕСКАЯ СУБСТАНЦИЯ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ
MICROENCAPSULATED PROBIOTIC SUBSTANCE AND PREPARATION METHOD THEREOF

Данное изобретение относится к микроинкапсулированной пробиотической субстанции, в частности к высушенной порошковой композиции, содержащей твердые частицы, содержащие живой пробиотический микроорганизм, и фазу носителя, где указанный живой пробиотический микроорганизм является инкапсулированным, а указанная фаза носителя дополнительно содержит по меньшей мере источник питательных веществ, а также кишечнорастворимую композицию.
Такие микроинкапсулированные пробиотические субстанции уже известны в уровне техники. Заявка США 2010/0189767 раскрывает микроинкапсулированные пробиотические субстанции, содержащие по меньшей мере пробиотические субстанции и первое покрытие, содержащее, например, воск, шеллак, устойчивый крахмал, белок зеин, этилцеллюлозу, метилцеллюлозу, гидроксипропилметилцеллюлозу, ацетат фталат амилозы, ацетат фталат целлюлозы, фталат гидроксипропилметилцеллюлозы, этилакрилат и метилметакрилат в виде стекловидной матрицы. Стекловидная матрица относится здесь к матрице, которая является твердой при комнатной температуре, и имеет жесткую конфигурацию и высокий модуль упругости и прочность. Размер частиц составляет по меньшей мере мкм. В настоящем документе далее раскрыто, что массовое соотношение между бактериями и другими сухими компонентами стекловидной матрицы находится в диапазоне от 0,5 до 30%.
В документе US 2005/0266069 раскрыты жизнеспособные и стабильные композиции пробиотиков. Эти композиции содержат ядро из пробиотических бактерий одного или более видов, целлюлозный наполнитель (например, микрокристаллическую целлюлозу) и одну или более добавок, таких как разрыхлители (натрий крахмал гликолят, альгиновая кислота, крахмал и подобные им) и стабилизаторы (глицерин, аскорбиновая кислота и тому подобные). Ядро покрыто некишечнорастворимым покрытием (поливиниловый спирт, гидроксипропилметилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза и тому подобное) и дополнительно покрыто кишечнорастворимым покрытием (сополимер метакриловой кислоты и этилакрилата, ацетат фталат целлюлозы и тому подобное). Ядро, раскрытое в данном документе, имеет диаметр от 100 до 1000 мкм и содержит относительно низкий процент (в процентах по весу от общего сухого веса ядра) пробиотических бактерий, от 1 до 10%, от 50 до 90% микрокристаллической целлюлозы, от 0,1 до 30% стабилизатора и от 0,1 до 5% дезинтегратора.
3
Документ США US 2005/0153018 относится к системе доставки пробиотических частиц, имеющих размер менее 100 мкм, более конкретно к уплотненным гранулам, имеющим объем по меньшей мере 0,02 см, содержащим жизнеспособные микроорганизмы, связанные с другими компонентами, такими как наполнители, полисахаридные связующие, такие как гидроколлоиды, пластификаторы и питательные ингредиенты. Согласно этому документу, бактериальный препарат смешивают с другими компонентами, как правило, в количестве от 0,1 до 5% от общего веса во влажном состоянии.
Микроинкапсулированные пробиотические субстанции, известные в настоящее время, страдают от недостатков, которые заключаются в том, что жизнеспособность пробиотической субстанции ограничена несколькими днями при хранении при физиологических температурах. Кроме того, несмотря на высокую выживаемость пробиотических бактерий, указанную в приведенных документах из предшествующего уровня техники, количество выживающих пробиотических бактерий, тем не менее, является сниженным. Результаты исследований и субъективное восприятие потребителей показывают, что употребление пробиотиков оказывает ощутимое благотворное влияние на состояние здоровья. Пробиотические лекарственные средства необходимо изготавливать, транспортировать и хранить в условиях охлаждения, нарушения постоянного режима охлаждения уменьшают активность, необходимость постоянного режима охлаждения приводит к огромным расходам на транспортировку и контроль за режимом охлаждения. Настоящее изобретение направлено на повышение выживаемости пробиотических бактерий при хранении, особенно направлено на повышение долгосрочной и температурной стабильности.
Согласно определению Фуллера (Fuller) (1989), пробиотики представляют собой живые микробные пищевые добавки, которые благотворно влияют на организм хозяина, улучшая его кишечный микробный баланс, в то время как Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) определяет пробиотики как живые микроорганизмы (бактерии или дрожжи), которые при приеме внутрь или местном применении в достаточных количествах оказывают один или несколько определенных обнаруживаемых благотворных эффектов на состояние здоровья хозяина. Этот широко известный факт приводит к наличию большого числа пробиотических продуктов на рынке, начиная от питательных напитков с пробиотиками в качестве помощников пищеварения до противоугревых композиций и композиций для других применений. Однако всем фармацевтическим композициям свойственна одна проблема, они, в отличие от пищевых продуктов, не являются "удобными в применении для потребителя", ведь для пищевых продуктов хорошо известно, что они должны храниться в холодильнике, в то время как фармацевтические композиции обычно не хранят в домашнем холодильнике, так как он представляет собой "место для хранения еды".
Большинство разработок композиций направлены на само применение композиций, так как пробиотики, несмотря на то, что они сами по себе вырабатывают молочную кислоту, не устойчивы к сильнокислой среде в желудке человека или животного.
Задачей изобретения является смягчение по меньшей мере части этих недостатков за счет использования микроинкапсулированной пробиотической субстанции, где микроинкапсулированная пробиотическая субстанция обладает повышенной стабильностью, что приводит к увеличению срока хранения при высокой жизнеспособности инкапсулированной пробиотической субстанции, даже при физиологической или более высокой температуре.
Чтобы решить эту проблему, в настоящем изобретении предусмотрена микроинкапсулированная пробиотическая субстанция, как определено выше, где указанная сухая порошковая композиция характеризуется распределением частиц по размеру между n и (n+400) мкм, где n находится в диапазоне между 100 и 000 мкм, предпочтительно между 300 и 5000 мкм, более предпочтительно между 400 и 1000 мкм, и тем, что твердые частицы являются сферическими частицами, содержащими от 50 до 80% указанного живого пробиотического микроорганизма.
Таким образом, настоящее изобретение относится к сухой порошковой твердой композиции частиц, которая является стабильной в процессе производства, транспортировки, хранения и применения даже при комнатной температуре. Было показано, что новый способ инкапсуляции обеспечивает увеличенный срок хранения при высокой жизнеспособности инкапсулированных пробиотических штаммов. Также может быть показано, что жизнеспособность увеличивается и при повышении температуры до 55°C, также штаммы пробиотиков при правильных условиях могут выдержать даже пиковые температуры до 80°C. Более того, стало очевидным, что метод формования капель в ламинарном потоке приводит к образованию твердых частиц с узким распределением размера, что способствует сохранению жизнеспособности пробиотических микроорганизмов с большей устойчивостью к высоким температурам.
В процессе производства, однако, пробиотики также являются уязвимыми, так как их часто держат в форме раствора в течение длительного времени, обработка и хранение могут повредить им.
В качестве очень мягкого способа производства, чтобы избежать сильного стресса во время сушки распылением, который уменьшает жизнеспособность пробиотиков, была использована технология ламинарного получения капель. Данное изобретение показывает, что с помощью технологии формования капель в ламинарном потоке, предпочтительно с вибрацией подложки, возможно получить частицы с большим количеством жизнеспособных микроорганизмов при значительно более высокой выживаемости по сравнению со способами распылительной сушки, также возможно добиться узкоопределенного диапазона размеров полученных сфер, поверхность которых является совершенно однородной (показатель «округлости»). Было показано, что малое отклонение по размеру и округлости сферических частиц улучшает характеристики высвобождения и таким образом улучшает общий эффект пробиотиков, где высвобождение для таких сферических частиц является более долгим по сравнению со сферическими частицами с большими размерами или сферическими частицами с широким разбросом размеров и неоднородной поверхностью.
Этот эффект достигается тем, что твердые высушенные частицы в форме порошка характеризуются равномерным распределением по размеру, что позволяет улучшить выживаемость по сравнению с существующими методами микрокапсулирования, приводящими к распределению размеров частиц с широким разбросом, что ведет к различной степени защиты частиц и к ложным результатам тестов на выживаемость. Неожиданно было обнаружено, что вибрационное формование капель позволяет получать мономодально и узкораспределенные по своим свойствам частицы, показывающие общую стабильность, которая является более высокой по сравнению с известными аналогами. Способ вибрационного формования капель осуществляют с заданной амплитудой вибрации и заданной частотой вибрации при низком заданном давлении, задающем заданную скорость потока жидкости. Эти параметры позволяют получать сферические частицы, имеющие однородную округлость. Это особенно выгодно, поскольку округлость частиц, полученных по способу согласно изобретению, гарантирует, что каждая сферическая частица содержит точно одинаковое количество пробиотических микроорганизмов и фазы носителя. Кроме того, сферические частицы, которые являются идеально сферическими, имеют преимущества, заключающиеся в меньшей чувствительности к внешним факторам, таким как окисление, и отсутствии агрегации при контакте. После изготовления пробиотики являются захваченными в матрице инкапсулирующего материала, но тем не менее все еще могут подвергаться разрушению и распадаться. Поэтому может быть необходимо осуществить дополнительную стабилизацию, например, путем сушки, лиофилизации, применения различных сред для хранения, распылительной сушки и т.д. Настоящее изобретение показывает, что в отличие от нестабилизированных пробиотиков при использовании соответствующего питательного агента в процессе лиофилизации стабильность и жизнеспособность пробиотиков увеличивается.
80
Предпочтительно, чтобы твердые высушенные частицы в форме порошка характеризовались указанным распределением частиц по размерам d между n и (n+200) мкм, где n находится в диапазоне от 100 до 10000 мкм, предпочтительно между 300 и 5000 мкм, более предпочтительно между 400 и 1000 мкм.
Предпочтительно, каждая твердая частица присутствует в виде однородной композиции, что означает, что каждая частица содержит одинаковое количество пробиотических микроорганизмов и фазы носителя. В предпочтительном варианте фаза носителя содержит по меньшей мере одно вещество, выбранное из группы, включающей альгинат, хитозан, пектин, пуллулан, желатин, каррагинан, агар.
Кроме способности полученных частиц проходить через желудок, частицы должны также разрушаться в кишечнике, чтобы высвобождать активный ингредиент и выполнять свою задачу. Таким образом, должно быть применено правильное сочетание материалов оболочки. В данном изобретении материалы были выбраны таким образом, что микросферы высвобождают содержимое в кишечнике после прохождения жидкости желудка и желчи, так что степень выживаемости достаточно высока, чтобы иметь клинический эффект.
Предпочтительно, по меньшей мере одно указанное вещество представляет собой гидроколлоид. Преимущества выбора гидроколлоидов в качестве первого покрытия включают: нетоксичность, способность формировать нежные гели для улавливания чувствительных материалов, таких как пробиотические субстанции, жизнеспособность пробиотических веществ в инкапсулированном состоянии и обратимость иммобилизации, так как гели можно солюбилизировать, высвобождая при этом инкапсулированные пробиотические субстанции.
Предпочтительно, указанный источник питательных веществ содержит по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из моносахаридов, полисахаридов, аминокислот, пептидов, белков, витаминов, экстракта дрожжей, галогенида щелочного или щелочноземельного металла, антиоксиданта, глицерина, ацетата цинка, хлорида цинка, лактата цинка, аскорбиновой кислоты, лимонной кислоты или растительного масла и молочного жира.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения указанный источник питательных веществ присутствует в количестве от 0,1 до 10% по массе, предпочтительно от 1 до 5% по массе по отношению к общему весу микросфер перед сушкой.
Более предпочтительно, твердые высушенные частицы в форме порошка согласно настоящему изобретению содержат внешнее покрытие, выбранное из группы, включающей альгинат, хитозан, пектин, пуллулан, желатин, каррагинан, агар, целлюлозу, гемицеллюлозу, этилцеллюлозу, карбоксиметилцеллюлозу и их смеси.
Другие варианты твердых частиц высушенного порошка в соответствии с изобретением раскрыты в прилагаемой Формуле изобретения.
Изобретение также относится к кишечнорастворимой композиции, содержащей твердые высушенные частицы в форме порошка согласно изобретению в подходящем носителе.
Как упомянуто выше, тот факт, что жизнеспособность сохраняется при производстве и хранении и что пробиотики защищены от колебаний температуры и изменений pH, делает твердые высушенные частицы в форме порошка пригодными для изготовления кишечнорастворимой композиции с высокой эффективностью.
Предпочтительно указанный подходящий носитель представляет собой кишечнорастворимое покрытие, выбранное из группы, состоящей из этилцеллюлозы, гидроксипропилцеллюлозы, карбоксиметилцеллюлозы, Eudragit, тем самым делая кишечнорастворимую композицию устойчивой к условиям в желудке для оказания эффекта в кишечнике.
Предпочтительно кишечнорастворимая композиция находится в форме мягкой или жесткой гелевой желатиновой капсулы, таблетки, саше и тому подобное.
Другие варианты воплощения кишечнорастворимой композиции в соответствии с изобретением указаны в прилагаемой Формуле изобретения.
Настоящее изобретение относится также к способу изготовления высушенной порошковой композиции, содержащей твердые частицы. Способы получения микрокапсулированных пробиотиков известны из предшествующего уровня техники.
Например, в заявке США US 2005/0266069 описан способ получения пробиотической композиции, причем этот способ включает следующие стадии:
- сухое смешивание микрокристаллической целлюлозы (МКЦ) с разрыхлителем,
- гранулирование смеси МКЦ и разрыхлителя с водной дисперсией, содержащей лиофилизированный пробиотический порошок, стабилизаторы и очищенную воду, чтобы образовать экструдируемую пасту,
- экструзию указанной экструдируемой пасты в виде сегментов,
- формирование сфер из сегментов с образованием ядер микросфер,
- сушка ядер до остаточного уровня влаги, и
- покрытие ядер для получения микросфер.
Стадию экструзии проводят с использованием одношнекового экструдера, двухшнекового экструдера, плунжерного экструдера или вибрационного гранулятора.
В заявке США US 2010/0189767 также описан способ получения сухих микрокапсул, содержащих пробиотические микроорганизмы и углеводную матрицу, этот способ включает:
- получение суспензии пробиотических микроорганизмов,
- получение матрицы, содержащей по меньшей мере один декстрин и необязательно по меньшей мере один дисахарид или олигосахарид,
- инкапсуляцию суспензии пробиотических микроорганизмов с матрицей для получения микрокапсул и
- покрытие микрокапсул композицией для покрытием.
2
Инкапсуляция может включать стадию суспензии в кипящем слое воздух/N и/или стадию ультразвуковой вакуумной сушки распылением и/или стадию лиофилизации с распылением.
В заявке США US 2005/0153018 описан способ получения гранул, содержащих живые микроорганизмы, который включает в себя следующие стадии:
- смешивание препарата микроорганизмов и дополнительных компонентов,
- сушку смеси,
- уплотнение смеси под давлением с получением гранул, и
- покрытие гранул.
К сожалению, эти способы сильно уменьшают жизнеспособность пробиотических микроорганизмов, которые подвергаются стрессу во время стадии экструзии, которую обычно проводят под высоким давлением. Кроме того, в соответствии с этими способами трудно получить микросферы, имеющие одинаковую округлость и однородную поверхность.
Чтобы преодолеть эту проблему, другая цель настоящего изобретения относится к способу производства композиции высушенного порошка, содержащего твердые частицы в форме сферических частиц, включающему следующие стадии:
- смешивание препарата живых пробиотических микроорганизмов и фазы носителя, включающей по меньшей мере источник питательных веществ
- экструзию смеси указанных живых пробиотических микроорганизмов и указанной фазы носителя с получением микросфер и
- сбор указанных микросфер в емкость, содержащую раствор для затвердевания.
Этот способ отличается тем, что стадию экструзии проводят при заданной скорости потока жидкости от 0,2 до 5 м/с через по меньшей мере одно вибрирующее сопло в процессе формирования капель в ламинарном потоке для получения указанных частиц высушенного порошка в форме сферических частиц, где указанное вибрирующее сопло имеет частоту колебаний в диапазоне от 1 до 20000 Гц и амплитуду колебаний по меньшей мере 0,5 мкм.
Этот способ представляет собой очень мягкий способ получения, основанный на ламинарном получении капель, позволяющий избежать причинение сильного стресса во время стадии экструзии, который снижает жизнеспособность пробиотических микроорганизмов. Скорость потока жидкости от 0,2 до 5 м/с соответствует давлению в устройстве BRACE Spherisator от 200 до 800 мбар. Этот способ обеспечивает узкое распределение твердых частиц по размеру, что позволяет поддерживать жизнеспособность пробиотических микроорганизмов с большей устойчивостью к высоким температурам. Кроме того, этот способ обеспечивает получение сферических частиц, имеющих однородную округлость.
Предпочтительно, в соответствии с настоящим изобретением формование капель в ламинарном потоке с помощью по меньшей мере одного вибрирующего сопла проводят с использованием вибрирующей подложки.
Предпочтительно, вибрация вибрирующего сопла ориентирована в аксиальном или поперечном направлении по отношению к приводящему к получению капель потоку.
Предпочтительно, в соответствии с настоящим изобретением получаемые сферические частицы имеют диаметр в диапазоне от 100 до 10000 мкм.
Предпочтительно, в соответствии с настоящим изобретением две жидкости экструдируют в ламинарном потоке через одну или несколько систем двойных сопел, содержащих внутреннее сопло и внешнее сопло. В этом случае две жидкости экструдируют в ламинарном потоке по меньшей мере через одну систему двойного сопла, состоящую из внутреннего сопла и внешнего сопла, где внешнее сопло имеет по меньшей мере такой же диаметр, как внутреннее сопло. Жидкость из внутреннего сопла затем образует ядро, то время как жидкость из внешнего сопла затем формирует оболочку. Использование такого сопла имеет преимущество, поскольку позволяет проводить инкапсуляцию ядра в оболочке (или микрогранулирование, или инкапсуляцию в матрице): материал ядра полностью изолирован от окружающей среды, что дает ему отличную защиту. Материал оболочки может включать, например, барьер для газа, барьер для диффузии или красители.
Предпочтительно, согласно настоящему изобретению способ получения композиции сухого порошка, содержащей твердые частицы, включает в себя дополнительную стадию, представляющую собой инкапсуляцию экструдированной смеси.
Предпочтительно, способ получения сухого порошка, содержащего композицию твердых частиц в соответствии с настоящим изобретением, включает дополнительную стадию нанесения внешнего покрытия.
Другие детали воплощения и преимущества микрокапсулированных пробиотиков в соответствии с изобретением станут очевидными из описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения через следующие не ограничивающие примеры.
Пример 1
Сферы альгинат-ЭЦ (этилцеллюлоза) с пастой с пробиотиками
Микросферы с L. Rhamnosus в матрице из альгината и с внешним покрытием из этилцеллюлозы были получены по следующему протоколу:
10
150 г пасты L. Rhamnosus (5×10 КОЕ) диспергировали в 150 г стерильного раствора NaCl (0,85% вес./вес. раствор NaCl) с получением суспензии L. Rhamnosus.
К 300 г суспензии L. Rhamnosus добавляли 150 г 5% вес./вес. стерильного раствора альгината.
3
Для получения 800 мкм микросфер проводили формование капель с разделением в ламинарном потоке с затвердеванием в 4% вес./вес. растворе CaCl. Отделение и промывание микросфер проводили в 0,85% вес/вес растворе хлорида натрия.
Для получения этилцеллюлозного покрытия (ЭЦ покрытия) 400 г микросфер перемешивали в течение 1 минуты в 400 г 1% вес./вес. раствора этилцеллюлозы в этаноле. Отделение и промывание микросфер с покрытием проводили в 0,85% вес./вес. растворе хлорида натрия. До сублимационной сушки в указанном растворе глюкозы для хранения 380 г микросфер хранили в 380 г стерильного 5% вес./вес. водного раствора глюкозы. Был получен сухой сыпучий порошок микросфер диаметром 700-900 мкм.
Пример 2
Сферы альгинат-желатин с пастой с пробиотиками
Микросферы с L. Rhamnosus в матрице из альгината с желатиновым покрытием были изготовлены в соответствии с приведенным ниже протоколом:
10
200 г пасты L. Rhamnosus (5×10 КОЕ) диспергировали в 200 г стерильного раствора NaCl (0,85% вес./вес. раствор NaCl) с получением суспензии L. Rhamnosus.
К 300 г суспензии L. Rhamnosus добавляли 200 г 5% вес./вес. стерильного раствора альгината.
Для получения 500 мкм микросфер проводили формование капель с разделением в ламинарном потоке с затвердеванием в 5% вес./вес. растворе лактата кальция.
Отделение и промывание микросфер проводили в 0,85% вес./вес. растворе хлорида натрия.
Для получения поперечно-сшитого желатинового покрытия 550 г микросфер перемешивали в течение 1 минуты в 550 г 5% вес./вес. раствора желатина.
Затем микросферы перемешивали в течение 2 минут в 550 г 10% вес/вес раствора глутаральдегида. Отделение и промывание микросфер с покрытием проводили в 0,85% вес./вес. растворе хлорида натрия.
До сублимационной сушки в указанном растворе мальтодекстрина для хранения 550 г микросфер хранили в 550 г стерильного 10% вес./вес. водного раствора мальтодекстрина. Был получен сухой сыпучий порошок микросфер диаметром 400-600 мкм.
Пример 3
Сферы альгинат-КМЦ-желатин с пастой с пробиотиками
Микросферы с L. Rhamnosus в матрице из альгината с желатиновым поперечно-сшитым покрытием и покрытием из карбоксиметилцеллюлозы были изготовлены в соответствии с приведенным ниже протоколом:
10
300 г пасты L. Rhamnosus (5×10 КОЕ) диспергировали в 150 г стерильного раствора NaCl (0,85% вес./вес. раствор NaCl) с получением суспензии L. Rhamnosus.
К 450 г суспензии L. Rhamnosus добавляли 75 г 10% вес./вес. стерильного раствора альгината.
Для получения 1000 мкм микросфер проводили формование капель с разделением в ламинарном потоке с затвердеванием в 3% вес./вес. растворе глюконата кальция.
Отделение и промывание микросфер проводили в 0,85% вес./вес. растворе хлорида натрия.
500 г микросфер перемешивали в течение 10 минут в 500 г 2% водном растворе карбоксиметилцеллюлозы. Отделение и промывание микросфер с покрытием проводили в 0,85% вес./вес. растворе хлорида натрия.
Затем для получения микросфер с поперечно-сшитым желатиновым покрытием 500 г микросфер перемешивали в течение 1 минуты в 500 г 5% вес./вес. раствора желатина.
Затем микросферы перемешивали в течение 2 минут в 500 г 10% раствора глутаральдегида, отделяли и промывали в 0,85% вес./вес. растворе хлорида натрия.
До сублимационной сушки в указанном растворе глицерина для хранения 500 г микросфер хранили в 500 г стерильного 10% вес./вес. растворе глицерина.
Был получен сухой сыпучий порошок микросфер диаметром 800-1200 мкм.
Пример 4
Сферы желатин-гуаровая камедь-КМЦ с пастой с пробиотиками
Микросферы с Bifidobacterium Lactis в матрице из желатина, покрытой гуаровой камедью и карбоксиметилцеллюлозой, были изготовлены следующим образом:
200 г пасты Bifidobacterium Lactis диспергировали в 100 г стерильного раствора NaCl (0,85% вес/вес раствор NaCl) с получением суспензии Bifidobacterium Lactis.
К 300 г суспензии Bifidobacterium Lactis при 37°C добавляли 150 г 30% вес./вес. стерильного раствора желатина.
Для получения 1000 мкм микросфер проводили формование капель с разделением в ламинарном потоке с затвердеванием в каприловом/каприновом триглицериде при 5°C. Отделение и промывание микросфер проводили в 0,85% вес./вес. растворе хлорида натрия.
Для получения покрытых микросфер с гуаровой камедью 400 г микросфер перемешивали в течение 10 минут в 400 г 5% водного раствора гуаровой камеди.
Отделение и промывание микросфер с покрытием проводили в 0,85% вес./вес. растворе хлорида натрия.
Для получения КМЦ покрытия 400 г микросфер перемешивали в течение 10 минут в 400 г водного раствора 2% карбоксиметилцеллюлозы. Микросферы затем отделяли и промывали 0,85% вес./вес. раствором хлорида натрия.
До сублимационной сушки в указанном растворе глицерина для хранения 400 г микросфер хранили в 400 г стерильного водного 4% вес./вес. раствора глицерина.
Был получен сухой сыпучий порошок микросфер с диаметром частиц 800-1200 мкм.
Пример 5
Сферы альгинат-хитозан-желатин с пастой с пробиотиками
Микросферы с L. Rhamnosus в матрице из альгината с покрытием из альгината и покрытием из хитозана были изготовлены, как описано ниже:
10
400 г пасты L. Rhamnosus (5×10 КОЕ) диспергировали в 200 г стерильного раствора NaCl (0,85% вес./вес. раствор NaCl) с получением суспензии L. Rhamnosus.
К 600 г суспензии L. Rhamnosus добавляли 100 г 10% стерильного раствора альгината.
Для получения 1000 мкм микросфер проводили формование капель с разделением в ламинарном потоке с затвердеванием в 2% вес./вес. растворе хлорида кальция.
Отделение и промывание микросфер проводили в 0,85% вес./вес. растворе хлорида натрия.
Для получения покрытых хитозаном микросфер 600 г микросфер перемешивали в течение 10 минут в 1200 г 1% вес./вес. водного раствора хитозана. Отделение и промывание микросфер с покрытием проводили в 0,85% вес./вес. растворе хлорида натрия.
Для дополнительного покрытия микросфер желатином 600 г микросфер затем перемешивали в течение 1 часа в 1200 г 5% вес./вес. раствора желатина. Отделение и промывание микросфер с покрытием проводили в 0,85% вес./вес. растворе хлорида натрия.
До сублимационной сушки в растворе глицерина для хранения 600 г микросфер хранили в 600 г стерильного водного 4% вес./вес. раствора глицерина.
Был получен сухой сыпучий порошок микросфер диаметром 800-1200 мкм.
Пример 6
Сферы с альгинатом с пастой с пробиотиками
Микросферы с L. Rhamnosus в матрице из альгината изготавливали следующим образом:
10
200 г пасты L. Rhamnosus (5×10 КОЕ) диспергировали в 150 г стерильного раствора 6,7% вес./вес. полисахарида и 0,85% вес./вес. NaCl с получением суспензии L. Rhamnosus.
К 350 г суспензии L. Rhamnosus добавляли 230 г 3% вес./вес. стерильного раствора альгината.
Для получения 1000 мкм микросфер проводили формование капель с разделением в ламинарном потоке с затвердеванием в 2% вес./вес. растворе хлорида кальция.
Отделение и промывание микросфер проводили в 0,85% вес./вес. растворе хлорида натрия.
До сублимационной сушки в растворе глицерина 550 г микросфер хранили в 550 г стерильного 5% вес./вес. водного раствора глюкозы с 3% вес./вес. глицерина.
Был получен сухой сыпучий порошок микросфер диаметром 400-900 мкм.
Подсчет жизнеспособных бактерий в микросферах проводили следующим образом.
Из микросфер с альгинатом и L. Rhamnosus были приготовлены два образца, один образец из высушенного порошка и один образец во влажном состоянии.
Образец 1: микросферы с Lactobacillus Rhamnosus, диаметр около 400-900 мкм, высушены с глюкозой/глицерином.
Образец 2: микросферы с Lactobacillus Rhamnosus, диаметр около 800-1200 мкм, во влажном состоянии в растворе глюкоза/глицерин.
До подсчета жизнеспособных бактерий микросферы должны быть растворены.
Процедура растворения была адаптирована с учетом различий в стадии сушки микросфер.
Образец 1 был приготовлен асептическим взвешиванием 100 мг сухих микросфер в 15 мл конической стерильной пробирке и добавлением 2,9 мл 0,1 М цитрата натрия.
Смесь перемешивали в течение 15 минут (30-кратное разбавление).
Для приготовления образца 2 микросферы сначала отделяли от раствора для хранения (раствор глюкоза/глицерин) с помощью стерильного сита (фильтровальная бумага). 100 мг влажных микросфер переносили в 15 мл коническую стерильную пробирку с 0,1 М цитрата натрия. Смесь перемешивали в течение 3 минут (20-кратное разведение).
Растворение образцов проводили в двух повторностях для обоих образцов.
В каждую чашку заливали приблизительно 15 мл MRS агара, которому давали затвердеть при комнатной температуре на холодной поверхности.
-1
В стерильных пробирках, предварительно заполненных 9 мл стерильного 0,1% разбавленного пептона, к 9 мл разбавителя с помощью 1 мл пипетки добавляли 1 мл первичного разведения (из конической пробирки), получая разведение 10. Эту операцию повторяли до получения желаемой серии разведении. Пробирки с разведениями перемешивали встряхиванием, как указано в стандартных методах для исследования молочных продуктов. Эксперименты выполняли в трех повторностях. 0,1 мл каждого соответствующего разведения переносили на поверхность подписанных стерильных чашек Петри, залитых приблизительно 15 мл питательной среды MRS агара. Чашки инкубировали при 35°C в течение по меньшей мере от 72 часов до 144 часов.
Проводили подсчет колоний на чашках с MRS агаром, из данного значения с учетом коэффициента разбавления для чашек с подсчитанными колониями рассчитывали количество жизнеспособных клеток Lactobacillus Rhamnosus на грамм. Учитывали только чашки, имеющие от 25 до 250 колоний. (См. Standard methods for the examination of dairy products, 16-е издание, стр.213-246.)
Результаты
Начальный вес:
- Образец 1: повторность 1: 100 мг; повторность 2: 103 мг; среднее значение: 101,5 мг.
- Образец 2: повторность 1: 102 мг; повторность 2: 99 мг; среднее значение: 100,5 мг начальное разбавление:
- Образец 1: 101,5 мг в 2,9 мл = 29,6-кратное разбавление.
- Образец 2: 100,5 мг в 1,9 мл = 19,9-кратное разбавление
Количество КОЕ (колониеобразующих единиц)
Разбавление 10<sup>-5</sup>
Разбавление 10<sup>-4</sup>
Разбавление 10<sup>-3</sup>
Разбавление 10<sup>-2</sup>
Повторность
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
Образец 1
Повторность 1
3
6
1
18
6
19
299
192
279
>
>
Повторность 2
1
1
1
17
12
16
151
114
160
>
>
Образец 2
Повторность 1
8
6
8
32
88
52
-
171
203
>
>
Повторность 2
-
8
6
35
85
39
-
?
123
>
>
Были получены следующие результаты подсчета:
3
6
Образец 1: 192,10×29,6=5,68×10 КОЕ/г микросфер (сухой вес)
3
7
Образец 2: 635,10×19,9=1,26×10 КОЕ/г микросфер (вес во влажном состоянии)
7
Как можно видеть из полученных результатов, при правильном подборе диаметра и питательного агента в процессе всей обработки может быть достигнута выживаемость 1:1000. В то время как больший диаметр приводит к сохранению большего количества живых клеток в процессе получения, выход живых микроорганизмов более чем 1×10КОЕ является достаточным для оказания пробиотического эффекта.
Пример 7
Сферы альгинат-КМЦ-желатин с лиофилизированными пробиотиками
Микросферы с L. Rhamnosus в матрице из альгината, покрытые карбоксиметилцеллюлозой и желатином, изготавливали следующим образом:
11
14
150 г лиофилизированного порошка L. Rhamnosus (8,8×10 КОЕ/г) диспергировали в 300 г стерильного раствора NaCl (0,85% вес./вес. NaCl) с получением суспензии L. Rhamnosus. Таким образом, полученное количество L. Rhamnosus составило 1,32×10 КОЕ в 150 г.
К 450 г суспензии L. Rhamnosus добавляли 75 г 10% вес./вес. стерильного раствора альгината.
Для получения 1000 мкм микросфер проводили формование капель с разделением в ламинарном потоке с затвердеванием в 3% вес./вес. растворе глюконата кальция. Отделение и промывание микросфер проводили в 0,85% вес./вес. растворе хлорида натрия.
Для нанесения покрытия из КМЦ 500 г микросфер перемешивали в течение 10 минут в 500 г 2% вес./вес. водного раствора карбоксиметилцеллюлозы. Отделение и промывание микросфер проводили в 0,85% вес./вес. растворе хлорида натрия.
Затем для получения поперечно-сшитого желатинового покрытием 500 г микросфер перемешивали в течение 1 ч в 500 г 5% вес./вес. раствора желатина, а затем микросферы перемешивали в течение 2 минут в 500 г 10% вес./вес. раствора глутаральдегида. Отделение и промывание микросфер проводили в 0,85% вес./вес. растворе хлорида натрия.
14
14
14
11
До сублимационной сушки в растворе для хранения 500 г микросфер хранили в 500 г стерильного 10% вес./вес. водного раствора глицерина. После нанесения двойного покрытия и сшивания покрытия, которое не затрагивает весь материал покрытия, но только его небольшое количество 0,1-1%, сферы высушивали, и к ним добавляли 50 г глицерина (500 г 10% вес./вес. глицерина), что дало выход сухого вещества 203,93 г в виде сухого сыпучего порошка микросфер 800-1200 мкм в диаметре с количеством клеток 2,9×10 КОЕ/г. Это означает, что из 1,32×10 КОЕ использованных L. Rhamnosus осталось 0,61×10 КОЕ (203,93 г, 2,9×10). Следовательно, выход живых пробиотиков составил около 50%, что является кардинально более высоким результатом по сравнению со способами из предшествующего уровня техники.
Пример 8
Сферы альгинат-ЭЦ с лиофилизированными пробиотиками
Микросферы с L. Rhamnosus в матрице из альгината, покрытые этилцеллюлозой, изготавливали следующим образом.
11
67,5 г лиофилизированного порошка L. Rhamnosus (8,8×10 КОЕ) диспергировали в 217,5 г стерильного раствора NaCl (0,85% вес./вес. раствор NaCl) с получением суспензии L. Rhamnosus.
К 300 г суспензии L. Rhamnosus добавляли 150 г 5%-ного стерильного раствора альгината.
Для получения 800 мкм микросфер проводили формование капель с разделением в ламинарном потоке с затвердеванием в 4% вес./вес. растворе хлорида кальция. Отделение и промывание микросфер проводили в 0,85% вес./вес. растворе хлорида натрия.
Затем для получения покрытых ЭЦ микросфер 400 г микросфер перемешивали в течение 1 минуты в 400 г 1% вес./вес. раствора этилцеллюлозы в этаноле. Отделение и промывание микросфер проводили в 0,85% вес./вес. растворе хлорида натрия.
До сублимационной сушки в растворе для хранения с глюкозой 380 г микросфер хранили в 380 г стерильного водного 5% вес./вес. раствора глюкозы.
11
13
13
11
Получали 96,32 г сухого сыпучего порошка микросфер с диаметром 700-900 мкм с количеством клеток 1.9×10 КОЕ. Это означает, что из 5,94×10 КОЕ пробиотиков, использованных на первой стадии, осталось 1,83×10 КОЕ живых пробиотиков (67,5 г × 8,8×10), что соответствует около 31% сохранившихся живыми пробиотиков.
Пример 9
Сферы альгинат-желатин с лиофилизированными пробиотиками
Микросферы с L. Rhamnosus в матрице из альгината, покрытые желатином, изготавливали следующим образом.
11
13
100 г лиофилизированного порошка L. Rhamnosus (8,8×10 КОЕ) диспергировали в 300 г стерильного раствора NaCl (0,85% вес./вес. NaCl) с образованием суспензии L. Rhamnosus. Следовательно, для приготовления сфер с альгинатом и желатином использовали 8,8×10 КОЕ пробиотиков.
К 400 г суспензии L. Rhamnosus добавляли 150 г 5% вес./вес. стерильного раствора альгината.
Для получения 500 мкм микросфер проводили формование капель с разделением в ламинарном потоке с затвердеванием в 5% вес./вес. растворе лактата кальция.
Отделение и промывание микросфер проводили в 0,85% вес./вес. растворе хлорида натрия.
Для получения сшитого желатинового покрытия 550 г микросфер перемешивали в течение 1 ч в 550 г 5%-ного вес./вес. раствора желатина.
Затем микросферы перемешивали в течение 2 минут в 550 г 10% вес/вес раствора глутаральдегида. Отделение и промывание микросфер проводили в 0,85% вес./вес. растворе хлорида натрия. До сублимационной сушки в растворе для хранения с мальтодекстрином 550 г микросфер хранили в 550 г стерильного водного 10% раствора мальтодекстрина.
10
13
Было получено 168,25 г сухого сыпучего порошка микросфер с диаметром 400-600 мкм с количеством клеток 8,5×10 КОЕ, соответствующих 1,43×10 КОЕ в 168,25 г.
10
7
Как вывод, альгинат-желатиновые микрокапсулы с поперечно-сшитым покрытием характеризуются очень высоким количеством выживших микроорганизмов, особенно для коммерчески применимого способа, так как соотношение остающихся живыми пробиотиков составляет 16,25, что приводит к порошку, содержащему 8,9×10 КОЕ (существенно выше, чем требуемое количество 10 КОЕ).
Пример 10
Сферы желатин-гуаровая камедь-КМЦ с лиофилизированными пробиотиками Микросферы с Bifidobacterium Lactis в матрице из желатина с покрытием из гуаровой камеди и карбоксиметилцеллюлозы были получены следующим образом.
100 г лиофилизированного порошка Bifidobacterium Lactis диспергировали в 200 г стерильного раствора NaCl (0,85% вес./вес. NaCl) с получением суспензии Bifidobacterium Lactis.
К 300 г суспензии Bifidobacterium lactis при 37°C добавляли 150 г стерильного 30% вес./вес. раствора желатина.
Для получения 1000 мкм микросфер проводили формование капель с разделением в ламинарном потоке с затвердеванием в каприловом/каприновом триглицериде при 5°C. Отделение и промывание микросфер проводили в 0,85% вес./вес. растворе хлорида натрия.
Чтобы покрыть микросферы гуаровой камедью 400 г микросфер перемешивали в течение 10 минут в 400 г водного 5% вес./вес. раствора гуаровой камеди, а отделение и промывание микросфер проводили в 0,85% вес./вес. растворе хлорида натрия.
Чтобы покрыть микросферы КМЦ 400 г микросфер перемешивали в течение 10 минут в 400 г водного 2% вес./вес. раствора карбоксиметилцеллюлозы, а отделение и промывание микросфер проводили в 0,85% вес./вес. растворе хлорида натрия.
До сублимационной сушки в растворе глицерина для хранения 400 г микросфер хранили в 400 г стерильного водного 4% вес./вес. раствора глицерина.
11
7
Был получен сухой сыпучий порошок микросфер с диаметром 800-1200 мкм с количеством клеток 2,9×10 КОЕ, где данное значение выше, чем значение 10, необходимое для применения по изобретению.
Был сделан вывод, что применение карбоксиметилцеллюлозного покрытия с глицерином в качестве источника питательных веществ при сублимационной сушке дает очень высокую выживаемость в кишечнорастворимых микросферах.
Пример 11
Сферы альгинат-хитозан-желатин с лиофилизированными пробиотиками
Микросферы с L. Rhamnosus в матрице из альгината, покрытые хитозаном и желатином, был изготовлены следующим образом.
11
14
200 г лиофилизированного порошка L. Rhamnosus (8,8×10 КОЕ) диспергировали в 400 г стерильного раствора NaCl (0,85% вес./вес. NaCl) с образованием суспензии L. Rhamnosus (использовали 1,76×10 КОЕ L. Rhamnosus).
К 600 г суспензии L. Rhamnosus добавляли 100 г 10% стерильного раствора альгината.
Для получения 1000 мкм микросфер проводили формование капель с разделением в ламинарном потоке с затвердеванием в 2% вес./вес. растворе хлорида кальция.
Отделение и промывание микросфер проводили в 0,85% вес./вес. растворе хлорида натрия.
600 г микросфер перемешивали в течение 10 минут в 1200 г водного 1% вес./вес. раствора хитозана, а отделение и промывание микросфер проводили в 0,85% вес./вес. растворе NaCl.
Затем 600 г микросфер перемешивали в течение 1 ч в 1200 г 5% вес./вес. раствора желатина, а отделение и промывание микросфер проводили в 0,85% вес./вес. растворе хлорида натрия.
До сублимационной сушки в растворе для хранения с глицерином 600 г микросфер хранили в 600 г стерильного 4% вес./вес. водного раствора глицерина.
11
14
Было получено 238,8 г сухого сыпучего порошка микросфер с диаметром 800-1200 мкм с количеством клеток 2.9×10 КОЕ, что соответствует в общей сложности 0,69×10 КОЕ (выход живых пробиотиков = 39,3%).
Был сделан вывод, что применение хитозанового покрытия с глицерином в качестве источника питательных веществ при сублимационной сушке дает очень высокую выживаемость в кишечнорастворимых микросферах.
Пример 12
Сферы с альгинатом с лиофилизированными пробиотиками
75 г лиофилизированного порошка L. Rhamnosus диспергировали в 250 г стерильного 3,6% вес./вес. раствора полисахарида и 0,85% вес/вес NaCl с получением суспензии L. Rhamnosus.
К 325 г суспензии L. Rhamnosus добавляли 175 г 5% вес./вес. стерильного раствора альгината.
Для получения 1100 мкм микросфер проводили формование капель с разделением в ламинарном потоке с затвердеванием в 2% вес./вес. растворе хлорида кальция. Отделение и промывание микросфер проводили в 0,85% вес./вес. растворе хлорида натрия.
9
11
11
9
10
450 г микросфер хранили в 450 г стерильного водного 5% вес./вес. раствора глюкозы. Подсчет бактерий, проведенный, как описано выше, показал наличие 8,1×10 КОЕ/г сырого веса микросфер. Было выявлено, что в лиофилизированном порошке содержалось 1,87×10 КОЕ/г вместо заявленного количества 45×10. Так как исходный лиофилизированный порошок составляет 15% от общей массы влажных микросфер, это содержание соответствует (8,1×10×100)/15=5,4×10 КОЕ/г эквивалентного порошка.
Пример 13
Сферы с альгинатом с лиофилизированными Bifidobacterium Lactis
Были приготовлены следующие смеси:
- 7,5% В. Lactis (Bifido 300 В - лиофилизированный пробиотический порошок Bif. Lactis);
- 1,5% альгината в концентрации 5% вес./вес.;
- 89,5% NaCl, раствор с концентрацией 0,85% вес./вес.;
- 1,5% одной из следующих добавок использовали в качестве носителя;
- связывающая смесь = пуллулан;
- Крахмал 1;
- Крахмал 2;
- Декстрин;
- Na CML целлюлоза (КМЦ);
- Гидроксипропилметилцеллюлоза (ГПМЦ);
- Микрокристаллическая целлюлоза (МКЦ).
Для получения 1100 мкм микросфер проводили формование капель с разделением в ламинарном потоке с затвердеванием в 4% вес./вес. растворе хлорида кальция.
Отделение и промывание микросфер проводили в 0,85% вес./вес. растворе хлорида натрия.
Затем микросферы либо непосредственно высевали на чашки (свежие гранулы) для подсчета количества КОЕ, либо замораживали в азоте при -196°C и затем лиофилизовали при -50°C перед высеванием на чашки (высушенные гранулы) для подсчета количества КОЕ. После инкубации при 37°C в течение 72 часов количество КОЕ определяли для свежих гранул и высушенных гранул, как описано выше. Полученные результаты представлены в таблице ниже.
Образец
Форма
Подсчет клеток (среднее количество КОЕ/г)
Связывающая смесь
Свежие
3,43×10<sup>14</sup>
Высушенные
3,3×10<sup>11</sup>
ГПМЦ
Свежие
1,9×10<sup>12</sup>
Высушенные
8,2×10<sup>11</sup>
КМЦ
Свежие
1,5×10<sup>10</sup>
МКЦ
Свежие
3,7×10<sup>09</sup>
Крахмал 1
Свежие
4,1×10<sup>09</sup>
Крахмал 2
Свежие
3,8×10<sup>09</sup>
Декстрин
Свежие
2,9×10<sup>06</sup>
09
Подсчет количества КОЕ, проведенный, как описано выше, показал, что связывающая смесь (свежая и высушенная формы), ГПМЦ (свежая и высушенная формы), КМЦ (свежая форма), МКЦ (свежая форма), крахмал 1 (свежая форма) и крахмал 2 (свежая форма), используемые в качестве носителей (1,5% от смеси), обеспечивали жизнеспособность В. Lactis (7,5% от смеси) по меньшей мере 10 КОЕ/грамм.