СТАБИЛЬНЫЕ СУХИЕ КОМПОЗИЦИИ БЕЗ СОДЕРЖАНИЯ ИЛИ С НИЗКИМ СОДЕРЖАНИЕМ САХАРОВ
STABLE DRY COMPOSITIONS WITH OR WITHOUT LOW CONTENT OF SUGARS

Настоящая заявка является родственной и испрашивает приоритет на основании предварительной заявки на патент США №62/263061 «Стабильные сухие композиции без содержания или с низким содержанием сахаров», поданной 4 декабря 2015 года, содержание которой полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к стабильным сухим композициям, в состав которых входят жизнеспособные микроорганизмы, без содержания или с низким содержанием сахаров (то есть моносахаридов и/или дисахаридов), а также способам получения указанных композиций.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В настоящее время существует большое количество микроорганизмов, предназначенных для желудочно-кишечного тракта животных, в том числе людей. Указанные микроорганизмы способны изменять естественную микрофлору кишечника животного для требуемого биологического эффекта.
Одной из проблем обеспечения эффективного количества живых микроорганизмов для организма хозяина является сохранение жизнеспособности микроорганизмов в жестких условиях типичных процессов промышленного производства и длительного хранения при высокой температуре и влажности. Несмотря на усовершенствование способов инкапсулирования и разработки рецептур для доставки биологических материалов в пищеварительные системы животных, способы инкапсулирования или стабилизации, способствующие защите жизнеспособности живых микроорганизмов во время процессов их получения, доставки и хранения, разработаны недостаточно. Существует потребность в композиции и методике стабилизации, обеспечивающей выживаемость живых микроорганизмов в различных суровых условиях окружающей среды, особенно при повышенной температуре и влажности.
Кроме того, из-за естественной влажности самого потребительского продукта возникает еще одна проблема, связанная с тем, что живые микроорганизмы обычно чувствительны к активности воды, особенно при высокой температуре. В настоящее время не существует технологий или методик, обеспечивающих существенную защиту живых микроорганизмов в условиях промежуточной влажности (то есть активности воды примерно 0,2 и выше или до примерно 0,4 или выше) и высоких температур во время транспортировки и хранения (например, температуры по меньшей мере примерно 30°С или до примерно 40°С или выше) при включении в такие продукты, как пищевые продукты и корма для животных. Таким образом, существует потребность в стабильных композициях живых микроорганизмов, пригодных для транспортировки в различные географические местоположения, в том числе в тропическом климате, где возможна потеря жизнеспособности пробиотиков.
Дополнительные проблемы включают ограничения, связанные с питанием и законодательным регулированием применения обычных пищевых ингредиентов, пригодных для потребления конкретными группами людей, таких как младенцы, дети младшего возраста, пожилые люди и больные диабетом, соблюдающие диету без употребления сахара. Обычные синтетические инкапсулирующие и стабилизирующие соединения и даже некоторые природные соединения, например, молочные белки и некоторые сахара, такие как сахароза, фруктоза, трегалоза и лактоза, не рекомендованы для применения в указанных специальных диетических композициях. Рекомендуемый перечень пищевых соединений, разрешенных для применения в конкретных диетах, регулируется совместной Комиссией ФАО/ВОЗ «Codex Alimentarius».
Поэтому существует потребность в стабильных сухих композициях, содержащих живые микроорганизмы, такие как пробиотические бактерии и другие подходящие ингредиенты, а также способах стабилизации для получения указанных композиций.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к стабильным сухим композициям без содержания или с низким содержанием сахаров (то есть моносахаридов и/или дисахаридов), а также способам получения указанных композиций. Если не указано иное, процентное содержание по массе (% масс.) каждого ингредиента композиции указано в расчете на общую массу композиции.
В соответствии с настоящим изобретением предложена сухая композиция. Композиция содержит один или более жизнеспособных микроорганизмов, по меньшей мере 50% масс.одного или более гидролизованных белков и менее 10% масс. одного или более сахаров, выбранных из группы, состоящей из моносахаридов, дисахаридов и их комбинаций, причем все процентные содержания указаны в расчете на общую массу сухой композиции. Композиция может дополнительно содержать один или более олигосахаридов, один или более полисахаридов, одну или более солей карбоновой кислоты или их комбинацию. Один или более жизнеспособных микроорганизмов могут быть выбраны из группы, состоящей из живых бактерий, грибов, дрожжей, одноклеточных водорослей, вирусов и бактериофагов.
Один или более гидролизованных белков могут представлять собой молочные белки, растительные белки или их комбинации. Один или более гидролизованных белков могут быть выбраны из группы, состоящей из гидролизованного казеина, гидролизованного сывороточного белка, гидролизованного белка гороха, гидролизованного соевого белка и их комбинаций.
Композиция может дополнительно содержать 5-30% масс. одного или более олигосахаридов в расчете на общую массу сухой композиции. Один или более олигосахаридов могут быть выбраны из группы, состоящей из инулина, короткоцепочечных олигосахаридов, циклодекстринов, мальтодекстринов, декстранов, фруктоолигосахаридов (FOS), галактоолигосахаридов (GOS), маннан-олигосахаридов (MOS) и их комбинаций. Один или более олигосахаридов могут представлять собой инулин, короткоцепочечные олигосахариды или циклодекстрин.
Композиция может дополнительно содержать 1-10% масс. одного или более полисахаридов в расчете на общую массу сухой композиции. Один или более полисахаридов могут быть выбраны из группы, состоящей из альгината, аравийской камеди, камеди бобов рожкового дерева, каррагинана, крахмалов, модифицированных крахмалов и их комбинаций.
Композиция может дополнительно содержать 1-10% масс. одной или более солей карбоновой кислоты в расчете на общую массу сухой композиции. Одна или более солей карбоновой кислоты могут представлять собой одну или более солей карбоновой кислоты, выбранных из группы, состоящей из молочной кислоты, аскорбиновой кислоты, малеиновой кислоты, щавелевой кислоты, малоновой кислоты, яблочной кислоты, янтарной кислоты, лимонной кислоты, глюконовой кислоты, глутаминовой кислоты и их комбинаций. Одна или более солей карбоновой кислоты могут быть выбраны из группы, состоящей из солей аскорбиновой кислоты, солей лимонной кислоты и их комбинаций.
10
Композиция может дополнительно содержать 1-5% масс. витамина Е в расчете на общую массу сухой композиции. Жизнеспособность композиции может составлять по меньшей мере 1×10 КОЕ/г, потеря жизнеспособности менее 1 log ед/г через 84 дня при температуре 40°С и относительной влажности 33%. Один или более гидролизованных белков могут представлять собой гидролизованный белок гороха или гидролизованный казеин.
Предложен способ получения сухой композиции, содержащей один или более жизнеспособных микроорганизмов, по меньшей мере 50% масс. одного или более гидролизованных белков в расчете на общую массу сухой композиции, один или более олигосахаридов, один или более полисахаридов и одну или более солей карбоновой кислоты. Способ включает (а) смешивание одного или более жизнеспособных микроорганизмов, одного или более гидролизованных белков, одного или более олигосахаридов, одного или более полисахаридов и одной или более солей карбоновой кислоты в щелочном водном растворителе с получением суспензии; (b) быстрое замораживание суспензии в жидком азоте с получением твердых замороженных частиц в виде шариков, капель или нитей; (с) предварительную сушку твердых замороженных частиц путем испарения в вакууме при поддержании температуры частиц выше температуры замерзания, в результате чего получают предварительно высушенную композицию; и (d) повторную сушку предварительно высушенной композиции в полном вакууме при температуре источника тепла 20°С или выше в течение времени, достаточного для снижения активности воды (Aw) предварительно высушенной композиции до 0,3 или ниже, в результате чего получают композицию. Предпочтительно согласно способу получения не добавляют моносахарид или дисахарид.
Способ может дополнительно включать добавление одного или более сахаров к щелочному водному растворителю для получения суспензии на стадии (а), при этом один или более сахаров выбраны из группы, состоящей из моносахаридов, дисахаридов и их комбинаций, и полученная сухая композиция содержит менее 10% масс. одного или более сахаров в расчете на общую массу сухой композиции. Способ может дополнительно включать стерилизацию одного или более гидролизованных белков, одного или более олигосахаридов, одного или более полисахаридов, одной или более солей карбоновой кислоты и одного или более сахаров до стадии (а).
Способ может дополнительно включать получение продукта из композиции, при этом продукт выбран из группы, состоящей из фармацевтических продуктов, нутрицевтических продуктов, пищевых продуктов, кормовых продуктов и специальных диетических продуктов. Специальный диетический продукт может представлять собой детскую смесь, смесь для прикорма, пищевой продукт на основе подвергнутых обработке зерновых культур, консервированное детское питание или специальное лечебное питание.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фигуре 1 представлена стабильность при хранении стабилизированных и нестабилизированных сухих пробиотических продуктов, полученных в соответствии с Примерами 1 и 2, определенная методом ускоренного старения при 40°С и относительной влажности 33%.
На Фигуре 2 представлена стабильность при хранении стабилизированного сухого пробиотического продукта, полученного в соответствии с Примером 2, определенная методом ускоренного старения при 45°С и относительной влажности 33%.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящем изобретении предложены новые стабильные сухие композиции без сахаров или с низким содержанием сахаров (то есть моносахаридов и/или дисахаридов), а также способы получения указанных композиций. Композиции обеспечивают поразительно высокую стабильность и защиту жизнеспособных микроорганизмов. Жизнеспособные микроорганизмы могут быть защищены во время производственных процессов получения потребительских продуктов, в процессе доставки, а также в экстремальных условиях хранения. Например, большинство разработчиков рецептур на основе пробиотических микроорганизмов создают продукты с чрезвычайно высоким количеством бактериальных клеток, которое иногда в 10 и даже 100 раз превышает эффективную дозу с учетом того, что значительное количество клеток в конечном итоге теряет жизнеспособность и погибает во время производственных процессов, транспортировки и хранения.
В соответствии с настоящим изобретением предложена стабильная сухая композиция. Композиция содержит один или более жизнеспособных микроорганизмов и один или более гидролизованных белков, но не содержит или содержит небольшое количество моносахаридов, дисахаридов или их комбинаций. Композиция может дополнительно содержать один или более олигосахаридов, один или более полисахаридов, одну или более солей карбоновой кислоты или их комбинации. Предпочтительно композиция содержит по меньшей мере примерно 50% масс. одного или более гидролизованных белков и менее примерно 10% масс. одного или более сахаров, выбранных из группы, состоящей из моносахаридов, дисахаридов и их комбинаций, причем все процентные содержания указаны в расчете на общую массу сухой композиции. В более предпочтительном варианте композиция содержит менее примерно 5%, 1% или 0,1% масс. одного или более сахаров, выбранных из группы, состоящей из моносахаридов, дисахаридов и их комбинаций. Наиболее предпочтительно композиция не содержит моносахарида или дисахарида.
Содержание каждого ингредиента сухой композиции может быть измерено в процентах по массе в расчете на общую сухую массу композиции (% масс.).
Термин «углевод» в настоящем описании относится к органическому соединению, преимущественно состоящему из углерода, водорода и кислорода. Углевод может представлять собой моносахарид, дисахарид, олигосахарид или полисахарид. Олигосахарид и полисахарид, как правило, состоят из сахаридной цепи из повторяющихся структурных единиц, связанных линейно или нелинейно, некоторые из которых содержат положительно или отрицательно заряженные химические группы. Повторяющихся единиц может быть от трех до нескольких миллионов. Пригодные углеводы включают восстанавливающие и невосстанавливающие сахара и сахарные спирты, дисахариды, олигосахариды, водорастворимые полисахариды и их производные.
Термин «сахар» в настоящем описании относится к моносахариду или дисахариду.
Термин «моносахарид» в настоящем описании относится к простейшей форме углевода, состоящей из одной сахаридной единицы. Примеры подходящих моносахаридов включают глюкозу, фруктозу и галактозу.
Термин «дисахарид» в настоящем описании относится к сахару, содержащему два моносахарида, связанных друг с другом. Моносахариды в дисахариде могут быть одинаковыми или различными. Примеры подходящих дисахаридов включают сахарозу, трегалозу, лактозу, мальтозу, изомальтозу.
Термин «олигосахарид» в настоящем описании относится к углеводам, содержащим небольшое количество сахаридных единиц, как правило, 3-60 моносахаридных единиц, связанных друг с другом. Олигосахарид, содержащий менее 9 моносахаридных единиц, также известен как короткоцепочечный олигосахарид. Моносахариды в олигосахаридной цепи могут быть одинаковыми или различными. Олигосахариды представляют собой растворимые волокна, которые часто рассматривают как пребиотики в пищевых применениях. Предпочтительно растворимые волокна проходят через желудок непереваренными и подвергаются расщеплению кишечной микрофлорой. Включение растворимых волокон также может способствовать защите жизнеспособных микроорганизмов от пищеварительных ферментов и высокой кислотности желудка. Коммерческий олигосахаридный продукт может содержать моносахариды и/или дисахариды. Примеры подходящих олигосахаридов включают инулин, мальтодекстрины, циклодекстрины, декстраны, фруктоолигосахариды (FOS), галактоолигосахариды (GOS), маннан-олигосахариды (MOS) и их комбинации. Предпочтительно олигосахарид представляет собой инулин, короткоцепочечные олигосахариды, циклодекстрины или мальтодекстрины. Более предпочтительно олигосахарид представляет собой инулин.
Термин «полисахарид» в настоящем описании относится к углеводам, содержащим большое количество, как правило, более 60 моносахаридных единиц, связанных друг с другом. Моносахариды в полисахариде могут быть одинаковыми или различными. Примеры подходящих полисахаридов включают метилцеллюлозу, гидроксипропилцеллюлозу, гидроксиэтилцеллюлозу и гипромеллозу, растворимые крахмалы или фракции крахмала, ксантановую камедь, гуаровую камедь, пектины, карраген, галактоманнан, геллановую камедь, включая любые их производные, ацетатфталат целлюлозы (САР), карбоксиметилцеллюлозу, соли альгиновой кислоты (например, альгинат натрия), гидроксилпропилметилцеллюлозу (ГПМЦ), аравийскую камедь, камедь бобов рожкового дерева, хитозан и производные хитозана, коллаген, полигликолевую кислоту, крахмалы и модифицированные крахмалы, а также циклодекстрины. Полисахариды могут быть выбраны из группы, состоящей из альгината, каррагинана, гуаровой камеди, аравийской камеди, камеди бобов рожкового дерева, крахмала, модифицированного крахмала и их комбинаций, предпочтительно из альгината, аравийской камеди, камеди бобов рожкового дерева, каррагинана, крахмалов, модифицированных крахмалов и их комбинаций, более предпочтительно из альгината, камеди бобов рожкового дерева и гуаровой камеди.
Сухое вещество представляет собой вещество, которое является дегидратированным или безводным, например, по существу не содержит жидкость. Сухое вещество, например, композиция в соответствии с настоящим изобретением, может быть высушено одним или несколькими способами сушки, например, сушкой воздухом, вакуумной сушкой, сушкой в псевдоожиженном слое, распылительной сушкой и лиофилизацией.
Термин «активность воды (Aw)» в настоящем описании относится к доступности воды в веществе, например, композиции в соответствии с настоящим изобретением, которая характеризует энергетический статус воды в веществе. Активность воды может быть определена как давление пара воды над веществом, деленное на давление чистой воды при такой же температуре. Активность чистой дистиллированной воды составляет ровно 1, то есть Aw=1,0. Aw сухого вещества может составлять примерно 0,5 или ниже, предпочтительно примерно 0,3 или ниже, более предпочтительно примерно 0,2 или ниже, наиболее предпочтительно примерно 0,1 или ниже.
Термин «жизнеспособный микроорганизм» в настоящем описании относится к живому микроорганизму, который обеспечивает или оказывает биологическую пользу хозяину, включая иммунный ответ, при введении в организм хозяина в эффективном количестве. Термин «эффективное количество» в настоящем описании относится к количеству жизнеспособного микроорганизма, которое является достаточным для обеспечения требуемой биологической пользы для хозяина при введении хозяину, например, в составе фармацевтического продукта, нутрицевтического продукта, диетического продукта или корма для животных. Жизнеспособный микроорганизм может быть выбран из группы, состоящей из живых бактерий, грибов, дрожжей, микроводорослей, вирусов и бактериофагов. Требуемой биологической пользой может быть любой полезный оздоровительный, профилактический или питательный эффект, например, поддержание здоровья желудочно-кишечной флоры, увеличение роста, улучшение репродуктивной функции, повышение иммунитета, профилактика болезней, аллергии и простудных заболеваний или лечение диареи, атопического дерматита или инфекции мочевых путей.
Композиция может содержать примерно 1-30%, 10-25%, 10-20% или 15-20% масс. одного или более жизнеспособных микроорганизмов. Жизнеспособные микроорганизмы могут представлять собой живые бактерии, грибы, дрожжи, одноклеточные водоросли, вирусы, бактериофаги или их комбинации. Бактерии могут быть пробиотическими бактериями или непробиотическими бактериями. Непробиотические бактерии могут представлять собой аттенуированные патогенные бактерии. Подходящие микроорганизмы включают, но не ограничиваются ими, микроводоросли, в том числе любые морские или пресноводные виды, дрожжи, такие как Saccharomyces, Debaromyces, Candida, Pichia и Torulopsis; плесени, такие как Aspergillus, Rhizopus, Mucor, Penicillium и Torulopsis; а также бактерии родов Bifidobacterium, Clostridium, Fusobacterium, Melissococcus, Propionibacterium, Streptococcus, Enterococcus, Lactococcus, Staphylococcus, Peptostrepococcus, Bacillus, Pediococcus, Micrococcus, Leuconostoc, Weissella, Aerococcus, Oenococcus и Lactobacillus. Конкретные примеры подходящих пробиотических микроорганизмов могут быть представлены следующими видами и включают все биотипы культур указанных видов: Aspergillus niger, A. oryzae, Bacillus coagulans, В. lentus, В. licheniformis, В. mesentericus, В. pumilus, В. subtilis, В. natto, Bacteroidesamylophilus, Вас.capillosus, Вас.ruminocola, Вас.suis, Bifidobacteriumadolescentis, B. animalis, B. breve, B. bifidum, B. infantis, B. lactis, B. longum, B. pseudolongum, B. thermophilum, Candida pintolepesii, Clostridium butyricum, Enterococcus cremoris, E. diacetylactis, E.faecium, E. intermedius, E. lactis, E. muntdii, E. thermophilus, Escherichia coli, Kluyveromycesfragilis, Lactobacillus acidophilus, L. alimentarius, L. amylovorus, L. crispatus, L. brevis, L. case L. curvatus, L. cellobiosus, L. delbrueckii ss. bulgaricus, L farciminis, L. fermentum, L. gasseri, L. helveticus, L. lactis, L. plantarum, L. johnsonii, L. reuteri, L. rhamnosus, L. sakei, L. salivarius, Leuconostocmesenteroides, P. cereviseae (damnosus), Pediococcusacidilactici, P. pentosaceus, Propionibacteriumfreudenreichii, Prop.shermanii, Saccharomyces cereviseae, Staphylococcus carnosus, Staph, xylosus, Streptococcus infantarius, Strep.salivarius. thermophilus, Strep.Thermophilusa и Strep.Lactis, а также вирусы или бактериофаги. Предпочтительно пробиотические бактерии представляют собой молочнокислые бактерии и бифидобактерии.
Композиция может содержать эффективное количество одного или более жизнеспособных микроорганизмов для обеспечения биологической или пробиотической пользы для хозяина в фармацевтическом продукте, нутрицевтическом продукте, диетическом продукте или корме для животных, например, специальном диетическом продукте, таком как детская смесь, смесь для прикорма, пищевой продукт на основе подвергнутых обработке зерновых культур, консервированное детское питание или специальное лечебное питание.
Термин «специальное диетическое применение» в настоящем описании относится к получению или применению специального диетического продукта, предназначенного для хозяина. Предпочтительно специальный диетический продукт рекомендован совместной комиссией ФАО/ВОЗ Codex Alimentarius в документе «Standard For Infant Formula and Formulas For Special Medical Purposes Intended for Infants, CODEX STAN 72-1981» («US Standard Codex 72»). Примеры специального диетического продукта включают детскую смесь, смесь для прикорма, пищевой продукт на основе подвергнутых обработке зерновых культур, консервированное детское питание или специальное лечебное питание. Предпочтительно специальный диетический продукт представляет собой детскую смесь.
Хозяином может быть любое животное, включая млекопитающее, человека или животное. Хозяин может быть младенцем, ребенком или пожилым человеком. Термин «младенец» в настоящем описании относится к человеку от рождения до 12 месяцев. Термин «ребенок» в настоящем описании относится к человеку от 12 месяцев до 12 лет. Термин «пожилой человек» в настоящем описании относится к человеку по меньшей мере примерно 55, 60, 65 или 70 лет, предпочтительно по меньшей мере примерно 65 лет.
Композиция может содержать по меньшей мере примерно 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 75% или 80%, предпочтительно по меньшей мере примерно 50%, более предпочтительно по меньшей мере примерно 60% или более гидролизованных белков.
Например, композиция может содержать примерно 40-80%, 40-70%, 50-60%, 50-70%, 50-75% или 50-80%, предпочтительно 40-80% масс. гидролизованных белков.
Термины «гидролизованный белок» и «гидролизат белка» использованы в настоящем описании взаимозаменяемо и относятся к белкам, разрушенным в результате гидролиза или расщепления на более короткие пептидные фрагменты и/или аминокислоты. Гидролиз или расщепление могут быть осуществлены с помощью сильной кислоты, сильного основания, фермента или их комбинации. Гидролизованный белок может представлять собой животный или растительный белок. Гидролизованные белки могут представлять собой молочные белки, растительные белки или их смесь.
Гидролизованный белок может быть частично или высоко гидролизованным, предпочтительно высоко гидролизованным. Гидролизованный белок может представлять собой смесь полипептидов и аминокислот. В некоторых вариантах реализации по меньшей мере примерно 60%, 70%, 80%, 90%, 95% или 99%, предпочтительно по меньшей мере примерно 75% масс. гидролизованного белка имеет молекулярную массу менее примерно 100000, 75000, 50000, 25000, 10000, 5000, 1000 или 500 дальтон, предпочтительно примерно 50000 дальтон, более предпочтительно примерно 10000 дальтон, более предпочтительно примерно 2000 дальтон. Например, по меньшей мере примерно 50%, 60%, 70%, 80% или 90%, предпочтительно по меньшей мере примерно 70% масс. гидролизованного белка имеет молекулярную массу менее примерно 2000 дальтон.
Белки, подходящие для получения гидролизованных белков, используемых в композиции в соответствии с настоящим изобретением, включают молочные белки, растительные белки и их комбинации. Например, подходящие белки включают яичные белки, желатин, молочные белки, казеин, сывороточный белок, яичный белок, соевый белок, белок гороха, рисовый белок, пшеничный белок и другие растительные белки. Предпочтительными являются белки, рекомендуемые для гипоаллергенной диеты.
Примеры гидролизованных белков включают гидролизованный казеин, гидролизованный сывороточный белок, гидролизованный белок гороха, гидролизованный соевый белок и их комбинации. В одном из вариантов релизации гидролизованный белок содержит гидролизованный казеин или белки гороха, по меньшей мере примерно 80% которых имеет молекулярную массу менее примерно 2000 дальтон.
Композиция может содержать углеводную смесь олигосахаридов и полисахаридов, в которую внедрен жизнеспособный микроорганизм. Матрица может быть получена путем смешивания углеводной смеси и высоко гидролизованных белков для обеспечения более быстрой сушки и придания готовой сухой композиции требуемой аморфной и жесткой структуры.
Композиция может содержать примерно 1-30%, 1-20%, 1-10%, 5-30%, 5-20%, 5-10%, 10-15%, 10-20% или 10-25% масс. одного или более олигосахаридов. Предпочтительно композиция содержит примерно 5-30% масс. одного или более олигосахаридов.
Композиция может содержать примерно 0,1-40%, 0,5-30%, 1-30%, 1-20%, 1-10%, 1-5% или 5-10% масс. одного или более полисахаридов. Предпочтительно композиция содержит примерно 1-10% масс. одного или более полисахаридов.
Композиция может содержать 0,1-20%, 0,5-20%, 1-20%, 0,1-10%, 0,5-10%, 1-10% или 1-5% масс. одной или более солей, сложных эфиров или производных карбоновой кислоты. Термины «карбоновая кислота», «соль карбоновой кислоты», «сложный эфир карбоновой кислоты» и «производное карбоновой кислоты» в настоящем описании использованы взаимозаменяемо и относятся к любому органическому соединению, содержащему карбоксильную группу (-СОО-). Указанный компонент способен обеспечить повышенную стабильность матрицы в композиции, а также дополнительную пользу для жизнеспособных микроорганизмов, хозяина или обоих. Например, компонент может оказывать терапевтический или иммуногенный эффект на хозяина, принимающего композицию. Подходящие карбоновые кислоты могут быть выбраны из группы, состоящей из молочной кислоты, аскорбиновой кислоты, малеиновой кислоты, щавелевой кислоты, малоновой кислоты, яблочной кислоты, янтарной кислоты, лимонной кислоты, глюконовой кислоты, глутаминовой кислоты и их комбинации. Подходящие соли могут содержать катионы, такие как натрий, калий, кальций, магний и их комбинацию. Примеры подходящих солей карбоновой кислоты включают цитрат натрия, лактат натрия, малеат натрия, глюконат магния и аскорбат натрия, предпочтительными являются соли лимонной кислоты или аскорбиновой кислоты (например, цитрат натрия или калия, дегидрат тринатрийцитрата).
Композиция может дополнительно содержать одну или более добавок. Композиция может дополнительно содержать 1-5% масс. витамина Е в расчете на общую массу сухой композиции.
В одном из вариантов реализации композиция содержит примерно 50-80% масс. гидролизованных белков, примерно 5-30% масс. олигосахаридов, примерно 1-10% масс. полисахаридов, примерно 1-10% масс. солей карбоновой кислоты и менее примерно 10% масс. одного или более сахаров, выбранных из группы, состоящей из моносахаридов, дисахаридов и их комбинаций, предпочтительно не содержит моносахарид или дисахарид.
В другом варианте реализации композиция содержит примерно 50-75% масс. гидролизованного белка гороха, примерно 10-25% масс. инулина, примерно 1-5% масс. камеди бобов рожкового дерева, примерно 1-10% масс. одной или более солей карбоновой кислоты, выбранных из группы, состоящей из цитрата натрия, аскорбата натрия или калия и их комбинаций, а также менее примерно 10% масс. одного или более сахаров, выбранных из группы, состоящей из моносахаридов, дисахаридов и их комбинаций, предпочтительно не содержит моносахарид или дисахарид.
Термин «жизнеспособность» в настоящем описании относится к способности микроорганизма в композиции образовывать колонии или вирусные бляшки в питательной среде, подходящей для роста микроорганизма, и может быть выражена как колониеобразующие единицы (КОЕ) или бляшкообразующие единицы (БОЕ) в расчете на массу композиции, например, КОЕ/г.
9
10
11
12
10
Композиция может иметь исходную жизнеспособность по меньшей мере примерно 1×10, 1×10, 1×10 или 1×10 КОЕ/г, предпочтительно по меньшей мере примерно 1×10 КОЕ/г. Композиция может иметь заданную потерю жизнеспособности в заранее установленных условиях хранения после заданного периода времени.
Определенные условия хранения могут включать заданную температуру и заданную относительную влажность (RH). Термин «относительная влажность (RH)» в настоящем описании относится к количеству водяного пара в воздухе, часто при данной температуре. Относительная влажность обычно составляет меньше, чем требуется для насыщения воздуха, и часто выражается в процентах от влажности при насыщении. Заданная температура может составлять по меньшей мере примерно 25, 37, 40, 45, 50 или 55°С. Заданная относительная влажность (RH) может составлять по меньшей мере примерно 10%, 20%, 30%, 33%, 35%, 40%, 50%, 60%, 70% или 80%. Заданными условиями могут быть условия ускоренного старения. Например, заданные условия могут составлять температуру примерно 40°С и относительную влажность примерно 33% или температуру примерно 45°С и относительную влажность примерно 33%.
Заданный период времени может составлять по меньшей мере примерно 1, 2, 3 или 4 недели или 1, 2, 3, 4, 5, 6, 12, 18, 24 или 36 месяцев, предпочтительно по меньшей мере примерно 1, 2 или 3 месяца, более предпочтительно по меньшей мере примерно 1 или 3 месяца. Определенный период времени может включать более короткий или более длительный период времени, который находится в пределах 10% от указанного периода времени. Термин «3 месяца» в настоящем описании относится к периоду времени примерно 84-90 дней. Термин «2 месяца» в настоящем описании относится к периоду времени примерно 56-60 дней. Термин «1 месяц» в настоящем описании относится к периоду времени примерно 28-30 дней.
В одном из вариантов реализации потеря жизнеспособности композиции составляет менее примерно 1 log ед/г в заданных условиях по истечении заданного периода времени. Например, потеря жизнеспособности композиции может составлять менее чем примерно 1 log ед/г через примерно 1, 2 или 3 месяца при примерно 40°С и относительной влажности 33% или примерно 45°С и относительной влажности 33%.
10
В одном из вариантов реализации исходная жизнеспособность композиции составляет по меньшей мере 1×10 КОЕ/г, а потеря жизнеспособности менее 1 log ед/г через 3 месяца (например, 84 дня) при 40°С и относительной влажности 33%. Предпочтительно гидролизованный белок представляет собой гидролизованный белок гороха или гидролизованный казеин.
Композиция в соответствии с настоящим изобретением может быть получена способами, известными в данной области техники. Способ получения может включать процесс, такой как смешивание, замораживание, сублимационная сушка, сушка воздухом, вакуумная сушка, распылительная сушка, вакуумная сушка распылением или их комбинацию. Предпочтительно во время получения композиции не добавляют моносахарид или дисахарид. Жизнеспособные микроорганизмы в полученной композиции в отдельности или в составе продукта, такого как диетический продукт, обладают повышенной жизнеспособностью при воздействии широкого диапазона условий температур и влажности.
Микроорганизм, используемый для получения композиции в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно представляет собой ферментационный сбор, который концентрируют до влажной пастообразной консистенции, имеющей содержание твердых бактериальных частиц примерно 5-30% масс./об. Концентрат перед смешиванием с другими ингредиентами может быть в виде влажной, замороженной или оттаявшей пасты. Альтернативно исходный микроорганизм может быть в сухом виде.
Получение композиции может включать концентрирование определенного микроорганизма, смешивание ингредиентов с концентрированным микроорганизмом с образованием суспензии, быстрое замораживание суспензии в жидком азоте с образованием частиц в виде капель, нитей или шариков, высушивание частиц путем испарения влаги в частицах в режиме пониженного давления при нагревании частиц. Готовая стабильная сухая композиция может быть упакована или смешана с другими ингредиентами для получения продукта, такого как фармацевтический продукт, нутрицевтический продукт, диетический продукт или корм для животных. В частности, полученную композицию можно использовать для изготовления специального диетического продукта, такого как детская смесь, смесь для прикорма, пищевой продукт на основе подвергнутых обработке зерновых культур, консервированное детское питание или специальное лечебное питание.
Подходящий процесс смешивания может включать добавление сухой смеси всех ингредиентов композиции, за исключением микроорганизма, непосредственно в концентрированную культуру или раствор сред, содержащий микроорганизм, с получением суспензии. Сухую смесь можно предварительно растворить в водном растворе, рН которого доведен до 8-9 с помощью концентрированного раствора щелочи (например, 1М или 5М раствора гидроксида натрия (NaOH)) при 20-80°С. В суспензии сухая масса микроорганизма может составлять примерно 5-30% масс./об., а сухая смесь может составлять примерно 20-60% или 30-50% масс/об. Общее содержание твердого вещества в суспензии может составлять примерно 25-90% или 30-60%. Количество полисахаридов в сухой смеси можно регулировать для обеспечения требуемой вязкости суспензии, при которой возможна эффективная сушка без образования каучука или чрезмерного вспенивания, способного возникать во время сушки. Требуемая плотность суспензии может быть обеспечена любыми способами, известными в данной области техники, например, путем дегазации в вакууме или подачи газа, такого как воздух, азот, диоксид углерода или аргон.
Суспензию можно заморозить до температуры примерно -30°С или примерно -80°С или быстро заморозить в жидком азоте путем распыления, подачи по каплям или впрыскивания в ванну с жидким азотом. Полученные частицы в виде шариков, нитей или капель могут быть собраны и высушены в сублимационной сушилке или в вакуумной сушилке или, альтернативно, храниться в морозильной камере для низкотемпературного замораживания (например, от -30°С до -80°С) для последующего использования в замороженном виде или для последующей сушки, например, сублимационной сушки или вакуумной сушки.
В целом целесообразные способы сушки включают сублимационную сушку или испарительную сушку размороженной суспензии в вакуумной печи или центробежном испарителе, при этом температуру размороженной суспензии или высушиваемого продукта поддерживают выше температуры замораживания (например, от -20 до -5°С), с последующим измельчением до желаемого размера частиц. Предпочтительно на микроорганизм наносят покрытие из некристаллических аморфных материалов в частицах. Преимущество покрытия микроорганизма материалами в аморфном состоянии заключается в увеличении физической стабильности частиц и уменьшении неблагоприятного образования кристаллов внутри частиц. Обеспечение некристаллической аморфной структуры не является обязательным условием для долгосрочной стабильности, поскольку некоторые микроорганизмы лучше выживают в более кристаллическом состоянии.
2
2
2
2
Замороженную суспензию можно загружать в лотки в количестве от примерно 0,1 кг/фут (примерно 1,1 кг/м) до примерно 1,5 кг/фут (примерно 16 кг/м)и затем немедленно помещать в вакуумную сушильную камеру, где процесс сушки может проходить в три основные стадии, включая: (а) стадию необязательной короткой температурной акклиматизации и стабилизации структуры замороженных частиц под давлением вакуума менее 1000 mTORR (примерно 0,13 МПа), (b) предварительную сушку или предварительную испарительную сушку в вакууме при температуре частиц выше температуры замерзания и (с) повторную сушку при вакуумметрическом давлении и повышенной температуре источника тепла в течение времени, достаточного для снижения активности воды Aw полученной сухой композиции, например, до 0,3 или менее. Полученная сухая композиция может быть стекловидной аморфной.
Термины «лиофилизация» и «сублимационная сушка» в настоящем описании использованы взаимозаменяемо и относятся к получению композиции в сухом виде путем быстрого замораживания и дегидратации в замороженном состоянии (также упоминается как сублимация). Лиофилизация происходит при температуре, при которой возможна кристаллизация ингредиентов в композиции.
Термин «предварительная сушка» в настоящем описании относится к стадии сушки, на которой температуру продукта поддерживают существенно ниже температуры источника тепла, то есть температуры источника тепла или температуры полки, для получения предварительно высушенного продукта. Как правило, во время предварительной стадии сушки большое количество влаги удаляется из продукта в результате интенсивного испарения, а температуру продукта поддерживают выше температуры замерзания, но значительно ниже температуры источника тепла.
Термин «повторная сушка» в настоящем описании относится к стадии сушки, на которой температуру предварительно высушенного продукта поддерживают на уровне температуры источника тепла, то есть температуры источника тепла или температуры полки для получения сухого продукта. Процесс может происходить в вакууме, достаточном для снижения активности воды в полученном сухом продукте. В типичном способе сушки в результате повторной стадии сушки активность воды Aw в композиции снижается до, например, примерно 0,3 или менее.
В одном из вариантов реализации сухую композицию, содержащую один или более жизнеспособных микроорганизмов, по меньшей мере примерно 50% масс. одного или более гидролизованных белков, один или более полисахаридов и одну или более солей карбоновой кислоты, получают способом, включающим: (а) смешивание жизнеспособных микроорганизмов, гидролизованных белков, олигосахаридов, полисахаридов и солей карбоновой кислоты в щелочном водном растворителе с получением суспензии; (b) быстрое замораживание суспензии в жидком азоте с получением твердых замороженных частиц в виде шариков, капель или нитей; (с) предварительную сушку твердых замороженных частиц путем испарения в вакууме при сохранении температуры частиц выше температуры замерзания, в результате чего получают предварительно высушенную композицию; и (d) повторную сушку предварительно высушенной композиции в полном вакууме при температуре источника тепла 20°С или выше в течение времени, достаточного для снижения активности воды Aw предварительно высушенной композиции до примерно 0,3 или менее. Предпочтительно в данном способе получения не добавляют моносахарид или дисахарид.
Способ получения в соответствии с изобретением может дополнительно включать добавление одного или более сахаров к щелочному водному растворителю с получением суспензии на стадии (а). Один или более сахаров выбирают из группы, состоящей из моносахаридов, дисахаридов и их комбинаций. Полученная сухая композиция содержит менее 10% масс. одного или более сахаров.
Способ может дополнительно включать стерилизацию гидролизованных белков, олигосахаридов, полисахаридов и карбоновых кислот до стадии (а). При добавлении моносахаридов и/или дисахаридов на стадии (а) моносахариды и/или дисахариды можно стерилизовать до стадии (а). Стерилизация может быть выполнена любым способом, известным в данной области техники. Например, путем нагрева под давлением водной смеси гидролизованных белков, олигосахаридов, полисахаридов и солей карбоновой кислоты с последующим охлаждением до стадии (а).
Способ может дополнительно включать растворение гидролизованных белков, олигосахаридов, полисахаридов и карбоновых кислот до стадии (а). При добавлении моносахаридов и/или дисахаридов на стадии (а) моносахариды и/или дисахариды могут быть растворены до стадии (а).
Способ может дополнительно включать резку, дробление, измельчение или истирание композиции в свободно текучий порошок. Размер частиц порошка может составлять менее примерно 10000, 1000, 500, 250 или 100 мкм, предпочтительно менее примерно 1000 мкм, более предпочтительно менее примерно 250 мкм.
Композиция в соответствии с настоящим изобретением может быть использована непосредственно в виде хлопьев или измельчена в порошок и просеяна до среднего размера частиц примерно 1-10000 мкм, предпочтительно 10-1000 мкм.
Композицию в соответствии с настоящим изобретением можно вводить в организм в виде концентрированного порошка или восстановленной жидкости (например, напитка). Композиция также может быть включена в виде хлопьев или порошка в готовый пищевой продукт.
Способ может дополнительно включать получение фармацевтического продукта, нутрицевтического продукта, диетического продукта или корма для животных из композиции в соответствии с настоящим изобретением, содержащей эффективное количество одного или более пробиотических микроорганизмов, для обеспечения пробиотической пользы от продукта для хозяина. Примеры специального диетического продукта включают детскую смесь, смесь для прикорма, пищевой продукт на основе подвергнутых обработке зерновых культур, консервированное детское питание или специальное лечебное питание. Предпочтительно специальный диетический продукт представляет собой детскую смесь.
Полученный сухой стабильный порошок, содержащий жизнеспособные микроорганизмы, может быть подвергнут агломерированию с расплавленными жирами. Сухой порошок может быть помещен в планетарную мешалку при 40-50°С, и к теплому порошку могут быть медленно добавлены расплавленные жиры, такие как масло какао, натуральные воски или пальмовое масло, стеариновая кислота, стереан или их смесь. Смесь может быть охлаждена до температуры ниже температуры плавления жиров при перемешивании до обеспечения визуально одинакового размера агломерированного порошка. Массовое содержание расплавленных жиров в полученной композиции может составлять примерно 20-70%, предпочтительно 30-50%.
Пример 1. Стабильность сухого пробиотического продукта, содержащего только трегалозу в качестве криопротектора.
К концентрированному сбору Bifidobacterium sp.добавляли 10% масс. трегалозы и быстро замораживали в жидком азоте. Полученные замороженные шарики подвергали сублимационной сушке до получения сухого продукта в полном вакууме в течение 48 часов без нагревания. Исходная жизнеспособность сухого продукта составляла 11,63 log КОЕ/г. Образец данного сухого продукта подвергали испытанию стабильности методом ускоренного старения при 40°С и относительной влажности 33%, потеря жизнеспособности составляла 1,46 log ед/г через 14 дней и 3,17 log ед/г через 28 дней. Результаты демонстрируют характерную нестабильность сухого образца, содержащего живые микроорганизмы и трегалозу в качестве единственного криопротектора.
Пример 2. Получение сухой пробиотической композиции
Получали сухую пробиотическую композицию в соответствии с настоящим изобретением. Гидролизованный белок гороха (75 г, Friesland Capina Doma, Paramus, NJ) растворяли в 100 мл теплой дистиллированной воды при 75°С. рН полученного раствора гороха доводили до 8,5 с помощью 20%-ного концентрированного раствора NaOH. Камедь бобов рожкового дерева (3 г, Tic gum, Belcamp, MD), инулин (17 г растворимого инулина, содержащего 7% сахаров, Cargill Minneapolis, MN) и аскорбат натрия (5 г, Sigma) смешивали в сухом виде и добавляли к раствору гороха при непрерывном перемешивании со скоростью 700 об/мин в лопастной мешалке. Полученную смесь охлаждали и поддерживали температуру смеси 35-40°С при непрерывном перемешивании.
Полученная смесь была прозрачной, имела консистенцию сиропа и янтарный цвет. Жидкую смесь помещали в двойную планетарную мешалку (DPM, 1qt, Ross Engineering, Inc. Savannah, GA), оснащенную рубашкой с регулируемой температурой. Температуру рубашки смесителя устанавливали на уровне температуры окружающей сред или ниже. Замороженный концентрат пробиотических бактерий Bifidobacterium sp. (120 г, содержание бактериальных твердых веществ 10% масс.) добавляли при перемешивании со скоростью 20 об/мин в течение 2-3 минут или до полного размораживания и гомогенного распределения всех бактерий. Пробиотическую суспензию охлаждали до 4°С и выдерживали при указанной температуре в течение 30-60 минут. Затем суспензию вводили по каплям и быстро замораживали в ванне с жидким азотом с получением замороженных шариков, которые извлекали из жидкого азота и хранили при -80°С для последующей сушки.
2
2
Для сушки замороженные шарики распределяли на предварительно охлажденных поддонах (-20°С) с загрузкой 800 г/фут (примерно 8,56 кг/м), а затем немедленно помещали на полки в сублимационную сушилку (модель 25 SRC, Virtis, Gardiner, NY). Стадию предварительной сушки начинали в условиях вакуума 900-1500 mTORR (примерно 0,12-0,20 МПа) и температуры полок, повышенной до 20°С. Указанные настройки температуры сушки и вакуумметрического давления поддерживали в течение 16 часов. Перед предварительной сушкой температуру замороженных шариков необязательно устанавливали на уровне примерно -20°С путем применения вакуумметрического давления примерно 1000 mTORR (примерно 0,13 МПа) без нагрева, чтобы температура замороженных шариков стабилизировалась на уровне примерно -20°С в течение примерно 10 минут. После необязательной стадии акклиматизации проводили стадию первичной сушки путем регулирования вакуумметрического давления в пределах 900-1500 mTORR (примерно 0,12-0,20 МПа) и температуры полок +20°С. Указанные настройки температуры и давления поддерживали в течение примерно 16 часов. После стадии предварительной сушки стадию повторной сушки проводили в полном вакууме (то есть 150-200 mTORR (примерно 0,02-0,03 МПа)), а температуру полок повышали до 40°С в течение еще 8 часов. В результате композиция была полностью высушена, и активность воды Aw композиции, измеренная прибором Hygropalm Aw1 (Rotonic Instrument Corp., Huntington, NY), составляла менее 0,3. Затем сухой материал измельчали, просеивали до размера частиц менее 250 мкм и хранили при 4°С.
Пример 3. Сравнение стабильности хранения
Сухой пробиотический продукт, полученный как описано в Примере 1, и сухую пробиотическую композицию, полученную как описано в Примере 2, смешивали с равным количеством мальтодекстрина (соотношение 1:1) и помещали в эксикатор в условиях ускоренного старения. Периодически отбирали образцы для оценки КОЕ с использованием стандартных микробиологических разведений и чашечного метода на агаре LMRS.
На Фигуре 1 представлены результаты стабильности при хранении в условиях ускоренного старения при 40°С и относительной влажности 33% для сухого пробиотического продукта, полученного в Примере 1 (нестабилизированные Bifidobacterium sp.), и сухой пробиотической композиции, полученной в Примере 2 (стабилизированные Bifidobacterium sp.). Сухой пробиотический продукт, полученный в Примере 1, полностью потерял жизнеспособность в течение первых нескольких недель, тогда как для сухой пробиотической композиции, полученной в Примере 2 в соответствии с настоящим изобретением, потеря составила всего 0,49 log ед/г через 84 дня.
На Фигуре 2 представлена стабильность при хранении в условиях ускоренного старения при 45°С и относительной влажности 33% для сухой пробиотической композиции, полученной в Примере 2 (стабилизированные Bifidobacterium sp.). Для сухой пробиотической композиции, полученной в Примере 2 в соответствии с настоящим изобретением, потеря составила всего 0,59 log ед/г через 30 дней.
Пример 4. Влияние дисахаридов на стабильность
Оценивали влияние дисахарида лактозы на стабильность сухой пробиотической композиции в соответствии с настоящим изобретением. Путем смешивания сухих ингредиентов, содержащих возрастающие количества лактозы и пропорционально уменьшающиеся количества гидролизованного белка гороха, с замороженными пробиотическими бактериями Bifidobacterium sp. (120 г, содержание бактериальных твердых веществ 10% масс.) получали пять сухих композиций с использованием способа, описанного в Примере 2, а затем испытывали стабильность способом, описанным в Примере 3. В Таблице 1 указано процентное содержание (% масс.) каждого ингредиента, а также исходная жизнеспособность (log ед КОЕ/г) и потеря жизнеспособности (потеря log ед КОЕ/г) через 1 месяц для композиций №1-3 или через 3 месяца для композиций №4-5 при 40°С и относительной влажности 33%. Для композиции №4 (с содержанием 8,9% масс. лактозы и 58% масс. гидролизованного белка гороха) и композиции №5 (с содержанием 66,9% масс. гидролизованного белка гороха без лактозы) потеря составила менее одной (1) log ед КОЕ/г через 84 дня при 40°С и относительной влажности 33%. Для каждой из композиций №1-3 (с содержанием 17% масс. или более лактозы и 49,1% масс. или менее гидролизованного белка гороха) потеря жизнеспособности составила более одной (1) log ед КОЕ/г через 1 месяц при 40°С и относительной влажности 33%.
Пример 5. Влияние соли карбоновой кислоты на стабильность
Оценивали влияние солей карбоновой кислоты, аскорбата натрия и цитрата натрия на стабильность сухой пробиотической композиции в соответствии с настоящим изобретением. Шесть сухих композиций получали смешиванием сухих ингредиентов, в том числе аскорбата натрия в композициях №3-5, цитрата натрия в композиции №6 и витамина Е в композициях №№2-4, с замороженными пробиотическими бактериями Bifidobacterium sp. (120 г, содержание бактериальных твердых веществ 10% масс.) с использованием способа, описанного в Примере 2, а затем испытывали стабильность способом, описанным в Примере 3. В Таблице 2 указаны процентное содержание (% масс.) каждого ингредиента, а также исходная жизнеспособность (log ед КОЕ/г) и потери жизнеспособности (потеря log ед КОЕ/г) через 84 дня при 40°С и относительной влажности 33% для каждой полученной сухой композиции. Для композиций №3-6 (с содержанием 0,9-4,5% масс. аскорбата натрия или 4,5% масс. цитрата натрия) потеря составила менее одной (1) log ед КОЕ/г через 84 дня при 40°С и относительной влажности 33%.
Пример 6. Влияние олигосахаридов на стабильность
Оценивали влияние олигосахаридов, инулина, короткоцепочечных олигосахаридов и гамма-циклодекстрина на стабильность сухой пробиотической композиции в соответствии с настоящим изобретением. Композиции, содержащие 75 г гидролизата казеина (DMV international Amersfoort, Нидерланды), 17 г циклодекстрина (Wacker, Мюнхен, Германия) или 17 г инулина (растворимый инулин, содержащий 7% сахаров, Cargill Minneapolis, MN) или 17 г короткоцепочечных олигосахаридов (Orafti Р-95, содержащий 5% сахара, Beneo, Tienen, Бельгия), 3 г гуммиарабика (Tic gum, Belcamp, MD) и 5 г смеси цитрата натрия и аскорбата натрия (1:1 масс. Sigma), получали с использованием способа, описанного в Примере 2, а затем испытывали стабильность способом, описанным в Примере 3. Сухая композиция, полученная с короткоцепочечными олигосахаридами, содержала менее 1% масс. моносахаридов и/или дисахаридов. Все указанные композиции имели исходную жизнеспособность (log ед КОЕ/г) от 11,2 до 11,3 log ед КОЕ/г, потеря жизнеспособности составляла от 0,43 до 0,66 log ед КОЕ/г через три месяца при 40°С и относительной влажности 33%.
Пример 7. Влияние полисахаридов
Оценивали влияние полисахаридов, камеди бобов рожкового дерева, гуммиарабика, каррагинана и альгината на стабильность сухой пробиотической композиции в соответствии с настоящим изобретением. Композиции, содержащие 75 г гидролизата казеина (DMV international Amersfoort, Нидерланды), 17 г циклодекстрина (Wacker, Мюнхен, Германия), 3 г гуммиарабика (Tic gum, Belcamp, MD) или 3 г смолы бобов рожкового дерева (Tic gum, Belcamp, MD) или 3 г альгината (FMC BioPolymer, Philadelphia, PA) или 3 г каррагинана (Tic gum, Belcamp, MD) и 5 г смеси цитрата натрия и аскорбата натрия (1:1% масс, Sigma), получали с использованием способа, описанного в Примере 2, а затем испытывали стабильность способом, описанным в Примере 3. Все указанные композиции имели исходную жизнеспособность (log ед КОЕ/г) от 11,2 до 11,3 log ед КОЕ/г, потеря жизнеспособности составляла от 0,46 до 0,81 log ед КОЕ/г через три месяца при 40°С и относительной влажности 33%.
Пример 8. Влияние источника белка
Оценивали влияние источника белка, гидролизата белка гороха, гидролизата казеина и гидролизата белка пшеницы на стабильность сухой пробиотической композиции в соответствии с настоящим изобретением. Композиции, содержащие 65 г гидролизата казеина (DMV international Amersfoort, Нидерланды) или гидролизат пшеницы (Marcor Development Corp., Carlstadt, NJ) или гидролизат белка гороха (Friedsland Campina Domo, Paramus, NJ), 27 г циклодекстрина (Wacker, Мюнхен, Германия), 3 g гуммиарабика (Tic gum, Belcamp, MD) и 5 г смеси витамина Е и аскорбата натрия (4:1 масс., Sigma), и композицию, содержащую 75 г соевого гидролизата (Sigma), 17 г инулина (растворимый инулин, содержащий 7% сахаров, Cargill Minneapolis, MN), 3 г камеди бобов рожкового дерева (Tic gum, Belcamp, MD) или 3 g альгината (FMC BioPolymer, Philadelphia, PA) или 3 г каррагинана (Tic gum, Belcamp, MD) и 5 г смеси цитрата натрия и аскорбата натрия (1:1% масс., Sigma) получали с использованием способа, описанного в Примере 2, а затем испытывали стабильность способом, описанным в Примере 3. Шесть полученных сухих композиций имели исходную жизнеспособность 11,01-11,34 log ед КОЕ/г. Для композиции, содержащей гидролизат гороха или гидролизат сои или гидролизат казеина, потеря жизнеспособности составила 0,51-0,81 log ед КОЕ/г через 84 дня при 40°С и относительной влажности 33%, в то время как для композиции, содержащей гидролизат белка пшеницы, потеря жизнеспособности составила 2,01 log ед КОЕ /г.
Пример 9. Стабильность различных видов пробиотических бактерий
Оценивали стабильность различных пробиотических бактерий, а именно L. acidophilus и Bifidobacterium sp., в сухой пробиотической композиции в соответствии с настоящим изобретением. Композиции, содержащие 75 г белка гидролизата гороха (Friedsland Campina Domo, Paramus, NJ), 17 г инулина (Cargill Minneapolis, MN), 3 г камеди бобов рожкового дерева (Tic gum, Belcamp, MD) и 5 г смеси цитрата натрия и аскорбата натрия (1:1% масс., Sigma) получали с использованием способа, описанного в Примере 2, а затем испытывали стабильность способом, описанным в Примере 3. Исходная жизнеспособность (log ед КОЕ/г) композиции L. acidophilus составляла 10,57 log КОЕ/г, потеря жизнеспособности составляла 0,64 log ед КОЕ/г через три месяца при 40°С и относительной влажности 33%. Исходная жизнеспособность (log ед КОЕ/г) композиции Bifidobacterium sp.составляла 11,11 log КОЕ/г, потеря жизнеспособности составляла 0,41 log ед КОЕ/г через три месяца при 40°С и относительной влажности 33%.
Пример 10. Детская смесь
3
Стабильную сухую композицию, содержащую живые Bifidobacterium sp., получали и просеивали до размера частиц 50-250 мкм как описано в Примере 2. Детскую смесь, содержащую пробиотические бактерии, получали путем смешивания 19,9 г Gerber Good Start (Nestle Infant Nutrition, Florham Park, NJ.) с 0,1 г частиц сухой композиции размером от 50 мкм до 250 мкм. Полученный продукт содержал 8,03 log КОЕ/г Bifidobacterium sp.. Пробиотическую детскую смесь упаковывали в закрытые бутылки из ПНД емкостью 180 см и подвергали воздействию контролируемой температуры 25°С и 40°С. Активность воды Aw внутри бутылок составляла 0,2. Микробиологическую стабильность продукта исследовали ежемесячно в течение 9 месяцев или до тех пор, пока потеря количества микроорганизмов составила менее 1 log ед КОЕ/г. Потеря жизнеспособности Bifidobacterium sp.в детской смеси в случае хранения при 25°С и 40°С составляла 0,09 и 0,82 log ед КОЕ/г соответственно.
Пример 11. Пробиотическая добавка
3
Стабильную сухую композицию, содержащую Lactobacillus acidophilus, получали как описано в Примере 2 и вводили в пероральные дозированные формы, такие как таблетки, каплеты или капсулы. Таблетки с ароматом апельсина, содержащие 19,9 г агента для прессования (декстроза) и 0,1 г частиц сухой композиции в диапазоне размеров от 50 мкм до 250 мкм, получали прямым прессованием на роторной таблеточной машине со стандартным круглым углублением на 1/2 дюйма. Готовый продукт содержал примерно 5Е+8 КОЕ/единичную дозу. Твердость таблеток составляла 8-10 kp, время распада примерно 20 секунд. Прессованные таблетки упаковывали во флаконы из ПНД объемом 180 см по 100 таблеток в каждый флакон и подвергали воздействию контролируемой температуры/относительной влажности 40°С/33%. Микробиологическую стабильность продукта исследовали ежемесячно в течение 12 месяцев или до тех пор, пока потеря количества микроорганизмов составила менее 1 Е+6 КОЕ/однократную дозу.
Пример 12. Функциональный напиток
Стабильную сухую композицию, содержащую Lactobacillus acidophilus, получали как описано в Примере 2 и вводили в сухую смесь, содержащую (% масс.) 71% сахарозы, 14% мальтодекстрина, 10% инулина, 2% декстрозы, 1% безводной лимонной кислоты, 0,3% аравийской камеди, 0,3% ароматизаторов, 0,3% трикальцийфосфата и 0,1% сухих частиц пробиотической композиции (L. acidophilus), с размером частиц от 50 мкм до 250 мкм. Готовый продукт содержал примерно 1Е+9 КОЕ/единичную дозу (30 г сухой смеси). Продукт упаковывали в небольшие пакеты из алюминиевой фольги (1 однократная доза/пакет) для питья, смешивая с 340 мл воды. Микробиологическую стабильность сухой смеси для приготовления напитка, содержащей пробиотик, исследовали ежемесячно в течение 12 месяцев или до тех пор, пока потеря количества микроорганизмов составила менее 1Е+7 КОЕ/однократную дозу.
Пример 13. Мультивитамины/пробиотические таблетки
3
Десять (10) г сухой порошкообразной композиции, содержащей пробиотик L. Casei, получали как описано в Примере 2. Для таблетирования сухую и стабильную пробиотическую композицию (100 мг) смешивали с 400 мг коммерчески доступных поливитаминов в виде порошка (Centrum, Pfizer), содержащего 2% масс.стеарата магния и 2% масс. гидрофильного пирогенного кремнезема (AEROSIL  200, Evonik Industries) и прессовали ручным таблеточным прессом (с использованием 1/2-дюймового корпуса для таблеток). Каждая таблетка содержала примерно 1Е+7 КОЕ/таблетка). Таблетки упаковывали во флаконы из ПНД объемом 180 см по 100 таблеток в каждый флакон и подвергали воздействию контролируемой температуры/относительной влажности 40°С/33%. Микробиологическую стабильность содержимого флаконов исследовали ежемесячно в течение 12 месяцев или до тех пор, пока потеря количества микроорганизмов составила менее 1Е+6 КОЕ/таблетку.
Пример 14. Микробиологические инокулянты для обработки семян
Агент биологического контроля, такой как Rhizobacteria, получали в сухой композиции как описано в Примере 2. Эффективность сухой композиции Rhizobacteria оценивали с использованием соевых бобов с покрытием из порошкообразной сухой композиции при 1Е+6 КОЕ/семя. Семена с покрытием упаковывали в бумажные пакеты и выдерживали при комнатной температуре (23-25°С). Микробиологическую стабильность содержимого пакетов исследовали ежемесячно в течение 12 месяцев или до тех пор, пока потеря количества микроорганизмов составила менее 1Е+5 КОЕ/семя.
Пример 15. Пробиотический корм для домашних животных
Коммерчески доступный гранулированный корм для собак сушили в конвекционной печи до активности воды 0,1, а затем наносили покрытие из стабильной сухой композиции L. acidophilus, полученной как описано в Примере 2. На сухие гранулы распыляли примерно 5% жирового влагоудерживающего барьера (смесь 40% куриного жира, 40% масла какао и 20% пчелиного воска), смешанного в галтовочном барабане с сухой порошкообразной композицией (обычно 0,1-0,5% от общей массы корма для домашнего животного, что обеспечивает дозу 1Е+8 КОЕ/г), в заключение наносили распылением дополнительное покрытие из жирового влагоудерживающего барьера. Общий объем покрытия составлял примерно 15% (от корма для домашнего животного). Время нанесения покрытия составляло примерно 30 минут.
Пример 16. Корм для рыб
Гранулированный пробиотический корм для рыб в соответствии с настоящим изобретением готовили со смесью нескольких пробиотиков. Получали стабильную сухую пробиотическую композицию, содержащую смесь L.Rhamnosus, L. Acidophilus и Bifidobacterium lactis, как описано в Примере 2. Коммерчески доступный исходный корм для лосося (Zeigler Bros., Gardners, РА) сначала сушили в конвекционной печи до активности воды 0,1, а затем наносили покрытие из пробиотической композиции в галтовочном барабане. На гранулированный корм (1000 г) сначала распыляли примерно 5% масс. жирового влагоудерживающего барьера (смесь 40% рыбьего жира, 40% масла какао и 20% пчелиного воска), затем смешивали с 1 г стабильной сухой пробиотической композиции (для обеспечения дозировки 1Е+7 КОЕ/г корма), в заключение наносили дополнительное покрытие путем распыления жирового влагоудерживающего барьера. Общее количество покрытия составляло примерно 10% (от корма для рыбы).
Пример 17. Корм для животных
Примерно на 500 г коммерчески доступного корма для животных (быков или кур) в галтовочном барабане наносили покрытие из 3% масляной смеси, содержащей одну часть сухой стабильной композиции L. acidophilus, приготовленной как описано в Примере 2, и две (2) части растительного масла, такого как кукурузное масло. Количество КОЕ пробиотических бактерий составляло примерно 1Е+9/г корма. Корм с покрытием помещали в камеру с относительной влажностью 43% и температурой 40°С, хранили 14 дней в указанных экстремальных условиях; предполагается, что потеря жизнеспособности пробиотических бактерий составляет менее одной (1) log ед от исходного количества КОЕ. Другой корм с пробиотическим покрытием помещали в камеру с относительной влажностью 33% и температурой 30°С, хранили шесть (6) месяцев в указанных условиях; предполагается, что потеря жизнеспособности пробиотических бактерий составляет менее одной (1) log ед от исходного количества КОЕ.
Пример 18. Сухая композиция, содержащая живые бактериофаги, в сравнении с Vibrio anguillarum
Десять (10 г) стабильной композиции, содержащей живые бактериофаги, получали как описано в Примере 2. Композицию сухих живых бактериофагов смешивали с 20 г рыбьего жира, суспензию наносили на 1 кг гранулированного корма для тилапии. Корм с покрытием хранили в обычных условиях складского хранения. Предполагается, что жизнеспособность бактериофагов в корме для рыб сохраняется после 14-дневного хранения в условиях высокой влажности и без охлаждения при использовании композиций и способов получения в соответствии с настоящим изобретением.
Из приведенных примеров следует, что различные микроорганизмы, такие как пробиотические бактерии, грибы и вирусы, используемые для лечения различных животных, включая человека, рыбу, цыплят, свиней и домашних животных, могут быть законсервированы с помощью композиций и способов сушки в соответствии с настоящим изобретением, а затем на них может быть нанесено покрытие или они могут быть добавлены в пищевые продукты или корма с целью длительного хранения на стеллажах или в течение по меньшей мере двух (2) недель в загрузочном бункере в условиях влажности и температуры, типичных для хранения корма без покрытия.
Термин «примерно» в настоящем описании применительно к измеряемой величине, такой как количество, процент и тому подобное, предназначен для охвата отклонений ±20% или ±10%, более предпочтительно ±5%, еще более предпочтительно ±1% и наиболее предпочтительно ±0,1% от указанного значения, если подобные отклонения являются допустимыми.
Все указанные документы, книги, инструкции, статьи, патенты, опубликованные патентные заявки, руководства, рефераты и другие ссылки включены в настоящее описание посредством ссылки в полном объеме. Другие варианты реализации настоящего изобретения очевидны для специалистов в данной области техники из рассмотрения характеристик и практического применения изобретения, описанного в настоящем документе. Характеристики и примеры следует рассматривать исключительно как иллюстративные, причем истинный объем и сущность настоящего изобретения указаны в следующей далее формуле изобретения.