СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРМЕНТИРОВАННОГО НАТУРАЛЬНОГО ПРОДУКТА
FERMENTED NATURAL PRODUCT MANUFACTURE METHOD

Область изобретения
Настоящее изобретение относится к способу получения ферментированного натурального продукта, в частности высокоэффективного ферментированного натурального продукта с длительным сроком хранения. Кроме того, изобретение относится к системе проведения указанного способа.
Предпосылки изобретения
Продукты, представляющие собой продукты природы, называются натуральными продуктами, например молоко животных. Однако натуральными продуктами являются и те продукты, которые получены из природного сырья, например из фруктов и овощей.
В последние годы существует повышенное внимание к сугубо здоровому сбалансированному питанию. В связи с этим потребление натуральных продуктов играет постоянно возрастающую роль.
Известно, что получить такие натуральные продукты можно с помощью ферментации природного сырья или смеси из различного сырья в присутствии микроорганизмов. Такой ферментный экстракт затем очищают, например, с помощью центрифугирования и/или фильтрации, чтобы удалить любые нерастворимые компоненты. При необходимости ферментный экстракт пастеризуют, чтобы деактивировать микроорганизмы.
Такой способ известен из европейского патента 1153549 B1. При помощи этого способа смесь из фруктов, овощей и бобовых в качестве сырья ферментируют в присутствии микроорганизмов для получения ферментного экстракта, после чего часть ферментного экстракта подвергают по крайней мере одному дополнительному процессу ферментации и указанную часть смешивают с оставшейся частью первого ферментного экстракта. После смешивания продукт нагревают до примерно 80°C и наполняют им подходящие емкости, которые затем герметично закрывают общеизвестным способом.
Было установлено, что натуральный продукт, полученный в соответствии с европейским патентом 1153549 B1, обладает высоким антиоксидантным потенциалом в виде полифенолов, тем самым представляя защиту от свободных радикалов кислорода в организме. Более того было установлено, что продукт укрепляет иммунную защиту в организме с помощью активации ферментов.
Научные исследования показали, что в натуральном продукте, полученном в соответствии с европейским патентом 1153549 B1, в ответ на иммуностимуляцию имеет место динамика насыщения или спада. Такая потеря активности в диапазоне более высоких концентраций может быть компенсирована добавлением в натуральный продукт живых пробиотических микроорганизмов. Однако было установлено, что пробиотические микроорганизмы стают неактивными в течение короткого периода времени, то есть в течение нескольких часов, что связано с кислой окружающей средой натурального продукта.
Поэтому целью настоящего изобретения является обеспечить способ получения ферментированного натурального продукта, высокоэффективного в течение длительного периода времени даже при высоких концентрациях, и который может храниться в течение длительного периода времени без каких-либо проблем, не ослабляя регуляторную деятельность фермента натурального продукта.
Другой целью настоящего изобретения является обеспечить систему, с помощью которой можно эффективно и экономно осуществить способ в соответствии с настоящим изобретением.
Описание изобретения
Задача настоящего изобретения решается с помощью способа получения ферментированного продукта в соответствии с п. 1 формулы изобретения.
Настоящее изобретение относится к способу получения ферментированного натурального продукта, который включает следующие этапы:
а) ферментацию сырья для натурального продукта в присутствии микроорганизмов в ферментере для получения первого ферментного экстракта;
b) удаление по крайней мере одной части первого ферментного экстракта и перенос указанной части по крайней мере в один добавочный ферментер;
с) ферментацию указанной части ферментного экстракта в присутствии микроорганизмов для образования по крайней мере одного частичного ферментного экстракта;
d) смешивание по крайней мере одного частичного ферментного экстракта с первым ферментным экстрактом и
е) добавление размноженной массы микроорганизмов к объединенным ферментным экстрактам.
Настоящее изобретение также относится к системе, в частности, для получения ферментного натурального продукта в соответствии с п.16 формулы изобретения.
Настоящее изобретение относится к системе, в частности, для получения ферментного натурального продукта, по крайней мере с двумя ферментерами и одним культиватором.
Зависимые пункты формулы изобретения относятся к предпочтительным вариантам осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением и системы в соответствии с настоящим изобретением.
В соответствии с настоящим изобретением был успешным способ обеспечения концентрированного ферментированного натурального продукта, значительно активирующего фермент иммунной защиты организма. Эта особенность сохраняется даже после приведения в подобное непортящемуся состояние с помощью кратковременной термической обработки. Разлитый ферментированный натуральный продукт может храниться в течение длительного периода времени без каких-либо проблем, без какой-либо потери активности натурального продукта.
Краткое описание графических материалов
Настоящее изобретение объясняется более подробно со ссылкой на графические материалы.
На фигуре 1 показана схема процесса, поясняющая один вариант осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением согласно варианту А.
На фигуре 2 показана схема процесса одного варианта осуществления варианта B процесса способа в соответствии с настоящим изобретением.
На фигуре 3 показан график, описывающий иммуномодулирующую активность натурального продукта в соответствии с предшествующим уровнем техники.
На фигуре 4 показан график, который представляет иммуномодулирующую активность продуктов, полученных в соответствии с настоящим изобретением.
На фигуре 5 показан график, который представляет иммуномодулирующую активность продуктов, полученных в соответствии с настоящим изобретением, и натурального продукта в соответствии с предшествующим уровнем техники.
Подробное описание изобретения
Способ в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает ферментированный натуральный продукт, который сохраняет свою иммуномодулирующую активность в течение длительного периода времени в результате его обогащения микроорганизмами в объединенных ферментных экстрактах. Даже после термической дезактивации, то есть в дезактивированном нагреванием состоянии, добавленные микроорганизмы обуславливают аддитивные эффекты активации с также дезактивированными нагреванием микроорганизмами ферментации. Эти эффекты были экспериментально проверены, как указано далее.
Для проведения тестов касательно обнаружения иммуномодулирующей активности применяли тест-системы ACС/цельная кровь. Эти тест-системы моделируют воспалительные реакции с помощью активации нейтрофильных гранулоцитов в цельной крови.
Тест основан на факте, что образование активированных нейтрофильных гранулоцитов может быть проверено в свежей крови человека в присутствии иммунных активаторов. Гранулоциты, содержащиеся в крови, распознают иммунные активаторы и переходят в активированное состояние. В активированном состоянии нейтрофильные гранулоциты продуцируют активные формы кислорода, где перекись водорода с хлором превращается в хлорноватистую кислоту (HOCl) с помощью фермента миелопероксидазы (MPO). Хлорноватистая кислота затем превращается в этилене и других продуктах с 1-аминоциклопропан-1-карбоновой кислотой (АСС) в качестве индикаторной молекулы. Образованный этан является мерой активированной воспалительной реакций и проверяется газохроматографически.
В биохимической модели цельную кровь инкубируют с испытываемыми веществами в течение 30 минут с применением индикаторной молекулы AСС в объемно-калиброванных, герметически закрытых реакционных сосудах. Затем газохроматографически определяют количество выделенного этилена с помощью АСС.
10
11
На фигуре 3 показан график активации нейтрофильных гранулоцитов в цельной крови. Была измерена иммуномодулирующая активность контроля, натурального продукта, полученного в соответствии с европейским патентом 1153549 B1. В качестве эталона образец был дополнительно протестирован с зимозаном (препарат клеточной стенки, выделенный из дрожжей), который является экспериментальным активатором врожденного иммунного ответа (врожденного иммунитета). Концентрация активированных теплом мертвых микроорганизмов находится в диапазоне от 0 до 300 мкл/2 мл цельной крови. Это соответствует количеству клеток от 5 х 10 до 2,5 х 10. Зимозан был протестирован как зимозан 50 с 200 мкг/2 мл цельной крови.
Как видно из фигуры 3, активация иммунной реакции произошла в контроле цельной крови, повышается до 100 мкл/2 мл, после чего при более высоких концентрациях происходит насыщение или спад, соответственно, иммунной реакции. В случае зимозана скачок активации иммунного ответа ожидаемо происходит уже при самых низких значениях. Связывание этилена измеряется в пкмоль/60 минут.
На графике фигуры 4 показана иммуностимулирующая реакционная способность двух продуктов, полученных в соответствии с настоящим изобретением, в системе цельной крови. Пунктирная кривая с точками показывает продукт, полученный в соответствии с настоящим изобретением, к которому добавляли размноженную массу Lactobacillus сasei к объединенным ферментным экстрактам после ферментации. Пунктирная кривая с треугольниками показывает следующий продукт, полученный в соответствии с настоящим изобретением, к которому после ферментации добавляли размноженную массу Lactobacillus rhamnosus. Из увеличения образования этилена понятно, что повышение концентрации обуславливает аддитивные эффекты иммунной активации. Динамика насыщения или спада, соответственно, определенная на фигуре 3 касательно продукта в соответствии с предшествующим уровнем техники, полностью устраняется. В частности, определено значительное повышение иммунного ответа цельной крови при 100-200 мкл/2 мл. Таким образом, очевидно непрерывное повышение активности, чего не происходит у обоих микроорганизмов поодиночке.
На фигуре 5 показаны реакционные способности в системе цельной крови в прямом сравнении. Как видно, натуральные продукты, полученные в соответствии с настоящим изобретением, достигают увеличения активности в центральном диапазоне от 0 до 200 мкл/2 мл, в то время как иммуномодулирующая активность продукта в соответствии с предшествующим уровнем техники без изменений и даже уменьшается при значениях выше 100 мкл/2 мл. Было установлено, что добавление Lactobacillus rhamnosus имеет более сильное влияние на иммуностимулирующий эффект, чем Lactobacillus сasei.
После добавления размноженной массы микроорганизмов к объединенным ферментным экстрактам, содержащие микроорганизмы ферментные экстракты могут быть подвергнуты термической обработке при температуре в диапазоне от 65 до 75 C, чтобы деактивировать содержащиеся там микроорганизмы. Поэтому натуральный продукт, полученный в соответствии со способом согласно настоящему изобретению, не содержит никаких микроорганизмов, которые могут размножаться. В особом варианте осуществления настоящего изобретения термическую обработку проводят при температуре в диапазоне от 68 до 72°C. Такая термическая обработка представляет собой кратковременное нагревание, проводимое предпочтительно в течение периода 60-360 секунд, предпочтительно 120-300 секунд.
После добавления размноженной массы и в случае необходимости после кратковременного нагревания конечный продукт направляют в устройство для наполнения тары, где им затем наполняют подходящие емкости, например бутылки. Затем бутылки герметично закрывают общеизвестным способом.
Объединенные ферментные экстракты с содержащимися в них микроорганизмами имеют рН от 3,2 до 4.
6
12
8
10
В предпочтительном варианте осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением микроорганизмы добавляют на этапах а) и с) в количестве от 10 до 10 клеток/мл, предпочтительно от 10 до 10 клеток/мл.
Было показано, что для способа в соответствии с настоящим изобретением более эффективно, если размноженную массу микроорганизмов добавляют в объединенные ферментные экстракты на этапе е) в количестве, которое приводит приблизительно к удвоению числа микроорганизмов.
12
16
13
15
Размноженную массу микроорганизмов культивируют в культиваторе. Как правило, изначально микроорганизмы культивируют в заквасочной культуре в культиваторе, а затем культивируют до концентрации от 10 до 10КОЕ/мл, предпочтительно от 10 до 10 КОЕ/мл. До двух третей размноженной массы направляют в рабочий бак 8, куда помещены объединенные ферментные экстракты.
Путем добавления субстрата для оставшихся микроорганизмов обеспечивают питательные вещества, чтобы достичь дальнейшего размножения культуры микроорганизмов до целевой концентрации. Для натурального продукта в качестве субстрата можно добавить сырье к микроорганизмам в культиваторе в дробленой и очищенной форме. В качестве альтернативы к микроорганизмам в культиваторе можно добавить питательную среду. В этом случае обеспечивают добавочную емкость, содержащую питательную среду, которую затем направляют в культиватор управляемым способом. В культиватор также подают кислород, чтобы создать в культиваторе аэробные условия. Это можно осуществить, например, посредством введения воздуха в вентилирующее устройство.
В соответствии с настоящим изобретением в качестве сырья используют фрукты, овощи, бобовые, грибы, орехи, пшеница, рис, травы, корни, листья, цветы либо по отдельности, либо в комбинации. Сама смесь не считается определяющей. Практически возможен любой вариант фруктов, овощей, бобовых, грибов, орехов, пшеницы, риса, трав, корней, листьев, цветов. Одна предпочтительная смесь для способа в соответствии с настоящим изобретением представляет собой смесь фруктов, овощей, бобовых, орехов и трав.
Сырье можно использовать, например, в количестве 300 кг исходя из 1000 литров препарата. Перед ферментацией его дробят общеизвестным способом, например с помощью резания или измельчения. Преимущественно применяемое сырье поступает от биологических культур.
В зависимости от типа натурального продукта, который будет получен, на этапах ферментации а) и с) можно применять одинаковые или различные микроорганизмы, а также с добавлением размноженного материала. В предпочтительном варианте осуществления применяют микроорганизмы, которые выбирают из бактерий, грибов, дрожжей и/или их смесей. Особенно предпочтительным является применение бактерий. В принципе, для ферментации можно использовать любые бактерии, или добавление размноженной массы, соответственно, пока это соответствует нормам пищевых продуктов. В предпочтительном варианте осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением применяют бактерии рода Lactobacillus. Примерами таких являются Lactobacillus сasei и Lactobacillus rhamnosus. В дополнительном варианте осуществления можно применять лактобактерии в смеси вместе с другими бактериями, то есть такими бактериями, которые не являются лактобактериями. Предпочтительно применяют пробиотические бактерии.
Как правило, в качестве субстрата для микроорганизмов обеспечивают культуральную среду, такую как раствор лактозы.
Способ в соответствии с настоящим изобретением включает по меньшей мере два варианта процесса А и В, которые более подробно описаны ниже.
Вариант А процесса объясняется более подробно на фигуре 1. На фигуре 1 показана схема процесса для варианта осуществления способа, варианта А, в соответствии с настоящим изобретением. В этом варианте процесса все частичные ферментные экстракты исходят из первого ферментного экстракта, которые затем объединяют с первым ферментным экстрактом.
Дробленое сырье, например фрукты, овощи, бобовые и орехи, помещают в емкость для сырья 2, откуда сырье направляют в главный ферментер 3. Затем в главный ферментер добавляют культуры микроорганизмов. Ферментацию, как правило, проводят при температуре в диапазоне от 20 до 35°C, предпочтительно от 25 до 32°C. Температура зависит от того, какие микроорганизмы или какую смесь микроорганизмов применяют. Обычно температура, при которой происходит нормальная ферментация в течение периода времени от 10 до 20 дней, составляет 28°C в зависимости от препарата и применяемых микроорганизмов.
От этого препарата отбирают по крайней мере одну часть, например, до одной трети, и переносят по крайней мере в один добавочный ферментер, вспомогательный ферментер 4. В таком вспомогательном ферментере снова осуществляют ферментацию с добавлением микроорганизмов при температуре от 20 до 35°C. И в этом случае температура также зависит от того, какие микроорганизмы применяют. Обычно температура составляет 28°C. После завершения частичной ферментации указанный препарат снова переносят из вспомогательного ферментера 4 в главный ферментер 3. Этот цикл можно повторять несколько раз.
Поэтому вариант А основан на принципе, что все частичные ферментные экстракты исходят из первого ферментного экстракта, и частичные ферментации объединяют с первым ферментным экстрактом.
После того, как все частичные ферментации с первым ферментным экстрактом перенесли в сборный резервуар 5, их при необходимости фильтруют и помещают в добавочный сборный резервуар 5'. Дальнейшую очистку осуществляют с помощью фильтрации в фильтре 6' в следующей фильтровальной установке. Очищенный фильтрат переносят в рабочий бак 8, в который вносят размноженную массу свежих микроорганизмов из культиватора 7. После смешивания, например, перемешиванием в рабочем баке 8, ферментными экстрактами, содержащими микроорганизмы, с помощью устройства для наполнения тары 9 заполняют емкости 10, например бутылки, общеизвестным способом.
При необходимости экстракты ферментации с микроорганизмами обрабатывают в нагревателе (не показан) при температуре от 65 до 75°C предпочтительно в течение периода времени 60-360 секунд, предпочтительно 120-300 секунд. Кратковременное нагревание служит для деактивации микроорганизмов в конечном продукте.
Второй вариант B процесса проиллюстрирован на фигуре 2. В этом варианте процесса, как и в случае варианта А процесса, первый частичный ферментный экстракт исходит из первого ферментного экстракта, при этом добавочные частичные ферментации происходят в параллельно соединенных вспомогательных ферментерах, и отдельные частичные ферментации объединяют с оставшимся до тех пор первым ферментным экстрактом. Дробленое сырье из емкости 2 переносят в главный ферментер 3, в котором получают первый ферментный экстракт с помощью добавления микроорганизмов. Что касается параметров процесса, то ссылка делается на пояснения для варианта А процесса. Часть первого ферментного экстракта, например, до одной трети, отбирают из главного ферментера 3 и переносят в первый вспомогательный ферментер 4', в котором проводят ферментацию в присутствии микроорганизмов для образования по крайней мере одного частичного ферментного экстракта. После ферментации часть снова отбирают из вспомогательного ферментера 4' и переносят во вспомогательный ферментер 4'', где снова проводят частичную ферментацию в присутствии добавочных микроорганизмов. Указанные частичные ферментации можно повторить в любом количестве добавочных вспомогательных ферментеров, таких как вспомогательный ферментер 4'''.
Отдельные частичные ферментации вновь переносят из вспомогательных ферментеров 4', 4'' и 4''' в главный ферментер 3. Затем оттуда объединенные ферментные экстракты переносят в сборный резервуар 5, после чего фильтруют и добавляют размноженную массу микроорганизмов, как описано выше для варианта A процесса. Ссылка также делается на описание варианта А процесса касательно дальнейшего хода способа.
В этом варианте процесса вспомогательные ферментеры являются соединенными друг с другом, т. е. последовательно соединенными. Этот вариант B отличается от варианта А тем, что большие молекулярные структуры могут оставаться неизменными вдобавок к малым молекулярным структурам.
В обоих вариантах можно провести любое количество частичных ферментаций. Предполагается, что натуральный продукт, полученный с помощью нескольких частичных ферментаций, обладает особенно необычной многофункциональной широтой эффективности, в частности, в иммуномодуляции.
Кроме того, целесообразно вносить добавки в объединенные ферментные экстракты, содержащие микроорганизмы, перед наполнением. В качестве альтернативы указанные добавки также можно вносить перед сборным резервуаром 5'.
5
9
2
Такие добавки включают, например, вторичные растительные вещества, такие как лютеины, витамины, минералы, жирные кислоты, полисахариды, полигликаны и/или экстракты грибов. Композицию таких добавок выполняют индивидуально и зависит это от желаемого спектра эффективности. Например, при выборе отдельных компонентов играет роль круг потребителей. В то время как у женщин есть повышенная потребность в фолиевой кислоте, железе, магнии, цинке и биотине, мужчинам подходит замена витаминами К, B, B, B. У спортсменов повышенная потребность в натрие, кальцие, магнии, цинке, витаминах D и C.
Продукт, полученный в соответствии с настоящим изобретением, имеет то преимущество, что он укрепляет иммунную защиту при низкой дозировке и обладает очень высоким антиоксидантным потенциалом. Продукт стойкий сроком не менее трех лет в герметически закрытом состоянии.
Натуральный продукт, полученный в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой биопродукт и может применяться для перорального и наружного приема. Для перорального приема он, как правило, принимается перорально в виде пищевых продуктов или пищи, соответственно, или в виде фармацевтического продукта. Продукт может быть представлен в виде жидкости. Также из него можно создать лиофилизат, который при необходимости можно растворить в воде или другой жидкости. Также может быть подходящим принимать натуральный продукт в соответствии с настоящим изобретением в форме таблеток, пастилок, гранул, флаконов, капель или спреев.
Натуральный продукт, получаемый в соответствии с настоящим изобретением, также можно наносить местно на кожу. В связи с этим показано, что благоприятным будет, если натуральный продукт, который может быть в наличие, например, в виде жидкости, добавляют в повязки или компрессы, а затем помещают на пораженные участки кожи.
Натуральный продукт, полученный в соответствии с настоящим изобретением, также можно применять в качестве косметического продукта, например, введенного в состав кремов, мазей и мыл, таким образом непосредственно наносимого на кожу. Косметические продукты обладают увлажняющими способностями и действуют как средства против старения.
Система в соответствии с настоящим изобретением подходит для осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением. Эту систему можно применять для осуществления обоих вариантов процесса.
В системе 1 в соответствии с настоящим изобретением есть по крайней мере два ферментера 3, 4 и культиватор 7 для культивирования микроорганизмов. Отдельные устройства системы в соответствии с настоящим изобретением описаны на схемах процесса на фигурах 1 и 2.
В предпочтительном варианте осуществления системы 1 в соответствии с настоящим изобретением по крайней мере два ферментера состоят из одного главного ферментера 3 и по крайней мере одного вспомогательного ферментера 4. Первый ферментный экстракт получают в главном ферментере 3. По крайней мере один добавочный частично ферментный экстракт получают по крайней мере в одном вспомогательном ферментере 4. В варианте B процесса вспомогательные ферментеры 4, 4', 4'', 4''' являются последовательно соединенными и, таким образом, соединенными друг с другом. При необходимости система также включает устройства для осаждения после главного ферментера и вспомогательных ферментеров с целью очистки ферментных экстрактов.
Система в соответствии с настоящим изобретением дополнительно включает сборный резервуар 5, в который направляют объединенные ферментные экстракты. Фильтр 6, очищающий ферментные экстракты или отделяющий их от нерастворимых компонентов, установлен на выходе сборного резервуара 5. Затем очищенные ферментные экстракты снова собирают в сборном резервуаре 5' и затем в свою очередь направляют в фильтрующее устройство 6' для дальнейшей очистки.
Система 1 в соответствии с настоящим изобретением включает культиватор 7, в котором культивируют свежие микроорганизмы. К культиватору 7 присоединены линии питания, направляющие субстрат и культуру микроорганизмов в культиватор.
В одном варианте осуществления системы в соответствии с настоящим изобретением часть потока ответвляется после емкости для сырья 2 в качестве субстрата для размножения массы в культиваторе 7.
Система в соответствии с настоящим изобретением дополнительно включает предпочтительно рабочий бак 8 с перемешивающим устройством, посредством которого свежие микроорганизмы и очищенные объединенные ферментные экстракты, подаваемые из культиватора, гомогенно смешиваются.
Система 1 может включать нагреватель (не показан), в котором ферментные экстракты с микроорганизмами из культиватора 7 нагревают до температуры от 65 до 75°C, предпочтительно от 68 до 72°C.
Устройство для наполнения тары 9 служит для наполнения необязательно нагретым натуральным продуктом подходящих емкостей, например бутылок 10.
Затем бутылки герметично закрывают сразу же после заполнения.