ПРОДУКТ ПИТАНИЯ ИЗ ЗЛАКОВ, СОДЕРЖАЩИЙ ПРОБИОТИЧЕСКИЙ МИКРООРГАНИЗМ, ПРОДУКТ ПИТАНИЯ ИЗ ЗЛАКОВ, СОДЕРЖАЩИЙ МЕТАБОЛИТЫ, ПРОДУЦИРОВАННЫЕ ПРОБИОТИЧЕСКИМИ МИКРООРГАНИЗМАМИ, И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2007 года по МПК A23L1/164 A23K1/18 C12N1/20 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к содержащему пробиотики продукту питания и к способу его получения.

Уровень техники

Пробиотические микроорганизмы являются микроорганизмами, которые благотворно влияют на хозяина, улучшая его кишечный микробный баланс. Обычно полагают, что эти бактерии тормозят или влияют на рост и/или метаболизм патогенных бактерий в кишечном тракте. Полагают также, что иммунная функция хозяина активизируется с участием пробиотических микроорганизмов. По этой причине существуют много различных путей включения пробиотических микроорганизмов в пищевые продукты.

В WO 98/10666 (фирма SOCIETE DES PRODUITS NESTLE) раскрывается способ приготовления обезвоженной пищевой композиции, содержащей живые пробиотические кислотные бактерии, в котором пищевую композицию и культуру чувствительных к кислороду пробиотических молочнокислых бактерий совместно распыляют током горячего воздуха.

В ЕР 0862863 (фирма SOCIETE DES PRODUITS NESTLE) раскрывается высушенный, готовый к употреблению хлебный продукт, содержащий желатинизированный крахмальный матрикс, который включает покрытие или наполнитель, содержащий пробиотический микроорганизм.

В US 4943437 (АВ MEDIPHARM) раскрывается способ доставки биологически активных материалов к основным пищевым материалам, в котором биологически активный материал разжижают инертным носителем, в котором этот материал не растворим, с образованием гомогенной суспензии, после чего эту суспензию наносят на основной материал.

В GB 2205476 (UNILEVER) раскрывается бактериальная композиция на носителе, состоящая из инертного разукрупненного носителя, представляющего собой муку, и водной суспензии жизнеспособной микрофлоры. Эта смесь затем высушивается и является пригодной в качестве закваски молочнокислых бактерий для приготовления хлеба на основе кислого теста.

Однако введение пробиотических микроорганизмов (далее "пробиотиков") в пищу порождает ряд трудностей. Одной из первых задач является наличие необходимого количества ОКЕ (образующих колонии единиц) в расчете на один день. Если концентрация пробиотиков в продукте не превосходит определенное пороговое значение, благоприятный эффект не наступает. Следовательно, исходя из сделанных наблюдений, что эффективная дневная доза для человека имеет порядок 10⁹ ОКЕ, и полагая, что потребитель должен принять ее в рамках своего дневного потребления пищи, следует поставить задачу доставить это количество ОКЕ за один, два или три приема пищи.

До настоящего времени практиковалось употребление высушенных пробиотиков либо как таковых, либо вместе с веществом-носителем. Для этого после сбраживания в подходящей среде пробиотики обычно концентрируют, например, с помощью центрифугирования или фильтрации, и затем высушивают с помощью распылительной сушки, сушки в псевдоожиженном слое или сублимационной сушки. В процессе сушки возникает другая серьезная проблема. Она заключается в том, что, если не были предприняты специальные меры, пробиотики претерпевают значительные потери: в пределах 60 и, чаще всего, от 90 до 99% ОКЕ в зависимости от используемой технологии. Можно уже не говорить о том, что названные методы сушки требуют большого расхода энергии. Однако высокотемпературный способ сушки имеет и другие недостатки. Он может разрушить или испортить метаболиты, присутствующие в самих пробиотиках или в сброженной среде, в которой последние культивируются. Такие метаболиты могут в результате этого утратить свое благотворное действие. Недостатком стадии концентрирования является также потеря метаболитов, которые находились в сброженной среде.

Полученный при сушке порошок может далее наноситься на желаемый пищевой продукт. В соответствии с процитированным выше ЕР 0862863, например, высушенные пробиотики смешивают с жидким несущим веществом, являющимся либо маслом или водой, либо белковым гидролизатом. После этого вещество распыляют на пищевой продукт.

Из-за потребности в относительно большом числе ОКЕ в одном приеме пищи и больших потерях при сушке становится проблематичным иметь пищевой продукт с эффективным числом ОКЕ. Еще одной проблемой, также имеющей отношение к процитированным выше ссылкам, является продолжительность стойкости пробиотиков в пищевом продукте. Иными словами, пищевой продукт с пробиотиками должен быть стойким, когда его хранят при комнатной температуре. Еще одной проблемой является жизнеспособность пробиотиков в желудке и кишечнике. Для того, чтобы успешно образовывать колонии в кишечнике, пробиотики должны быть достаточно стойкими к кислой среде желудка и к желчным кислотам. Кроме того, содержащий пробиотики пищевой продукт должен быть для потребителя аппетитным. Пробиотики необходимо наносить на пищевой продукт таким образом, чтобы заметно не повлиять на органолептические свойства продукта. Действительно, добиться лишь небольших изменений или отсутствия изменений вкуса, внешнего вида или текстуры содержащего пробиотики конечного продукта по сравнению с тем же продуктом без пробиотиков не является легкой задачей.

Настоящее изобретение имеет дело с упомянутыми выше проблемами.

Сущность изобретения

Для этой цели настоящее изобретение предлагает содержащий пробиотики продукт питания, на который пробиотики были нанесены в свежем виде.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение предлагает продукт питания, включающий метаболиты, продуцируемые пробиотиками, в котором эти метаболиты содержались в сброженной среде, отделенной от культивируемых в ней пробиотиков.

Аналогичным образом способ получения содержащего пробиотики продукта питания, согласно настоящему изобретению, включает продуцирование свежей биомассы пробиотиков брожением в жидкой среде и непосредственное нанесение свежей биомассы на пищевой продукт.

Кроме того, в соответствии с четвертым аспектом способ получения продукта питания, включающего метаболиты, продуцируемые пробиотиками, включает, согласно настоящему изобретению, культивирование пробиотиков в жидкой среде, отделение жидкой среды от пробиотиков и непосредственное нанесение жидкой среды на пищевой продукт.

Вопреки разумному ожиданию было обнаружено, что биомасса, получаемая в процессе брожения, может быть непосредственно и в свежем виде нанесена на продукт питания без высокотемпературной сушки. Этим путем получают продукт питания, обладающий великолепной устойчивостью при хранении и имеющий внешний вид и органолептические свойства, подобные внешнему виду и органолептическим свойствам аналогичного продукта питания, не содержащего пробиотиков.

Далее, продукт питания при его употреблении в ожидаемом или разумном количестве содержит такое количество ОКЕ, что его достаточно для оказания благотворного эффекта.

Преимуществом является то, что метаболиты и микроорганизмы более не теряются в процессе сушки и концентрирования.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

По всему тексту настоящего изобретения выражение "продукт питания" означает продукт, который пригоден в пищу людям и/или домашним животным, таким, например, как собаки или кошки.

Применительно к настоящему изобретению "свежие пробиотики" или "свеженанесенная биомасса" относятся к таким пробиотикам, которые после процесса брожения не высушивают, например, с помощью распылительной сушки, сушки в псевдоожиженном слое или сублимационной сушки. Однако не предполагается, чтобы под "свежими пробиотиками" подразумевалась биомасса, которую наносят на продукт питания в течение определенных временных пределов. Свежую биомассу можно легко сохранить без потерь в течение определенного времени. Если биомассу также заморозить на определенное время и затем без значительных потерь оттаять, ее продолжают рассматривать как свежую. К свежей биомассе можно также добавлять защитные агенты, известные как улучшающие жизнеспособность, например, кисломолочные бактерии, в процессе нанесения, например, при напылении на пищевой продукт, во время хранения продукта, а также при прохождении продукта через пищеварительный тракт. В WO 98/10666 упоминаются некоторые из веществ с такого рода эффектами и приводится обширный список известных данных, касающихся улучшения жизнеспособности пробиотических микроорганизмов. Несмотря на такие добавки, биомассу можно рассматривать как свежую биомассу, поскольку в данном случае отсутствует процесс высокотемпературной сушки.

Для целей настоящего изобретения термины "пробиотики", "пробиотический микроорганизм" или "пробиотическая биомасса" следует понимать как микроорганизмы, содержимое клеток или метаболиты этих микроорганизмов, оказывающие благоприятное воздействие на их хозяина. Следовательно, сюда могут быть включены дрожжи, плесени и бактерии. В ЕР 0862863 приводятся некоторые примеры известных в настоящее время пробиотиков. Например, могут быть использованы штаммы Lactobacillus johnsonii (CNCM I-1225), Bifidobacterium lactis (DSM20215), Streptococcus thermophilus (TH4, Chr. Hansen, DK) или Lactobacillus paracasei (CNCM I-2116). Выбор различных пробиотических штаммов предлагает фирма Christian Hansen BioSystems A/S (CHL), 10-12 Boge Allé, P.O. Box 407, DK-2970 Horsholm, Дания.

В целях настоящего изобретения термин "пробиотики" предназначен также для обозначения метаболитов, производимых микроорганизмами в процессе брожения, если они не указаны особо. Эти метаболиты могут выделяться в ферментационную среду или могут сохраняться в микроорганизме. Вполне может быть, что такие метаболиты частично или полностью ответственны за благотворные эффекты конкретного пробиотического микроорганизма.

Неожиданным образом было обнаружено, что нет необходимости обязательно концентрировать пробиотики и нет необходимости сушить их при высоких температурах, а можно непосредственно и в свежем виде наносить их на пищевой продукт. Настоящее изобретение имеет, таким образом, также большое преимущество и в том, что оно не включает высокотемпературную обработку, которая может повредить или даже разрушить эффективность продуцируемых пробиотиками метаболитов. Тот факт, что можно опустить стадию концентрирования, дает преимущество в том, что не происходит потерь (например, при фильтрации), содержащихся в сброженной среде эффективных метаболитов.

Таким образом, было неожиданно обнаружено, что, действительно, можно создать содержащий пробиотики продукт питания, который обладает великолепной устойчивостью при хранении и который имеет внешний вид и органолептические свойства, подобные внешнему виду и органолептическим свойствам аналогичного продукта питания, не содержащего пробиотиков. Вопреки всем ожиданиям было обнаружено, что непосредственное нанесение в свежем виде на продукт питания не приводит или приводит к лишь очень небольшим изменениям вкуса, внешнего вида и текстуры содержащего пробиотики готового продукта.

Вопреки мнению, существующему в области технологии пищи с пробиотиками, можно также напылять свежую биомассу на высушенный пищевой продукт, например, изделие из злаков для завтрака, не прибегая к процессу высокотемпературной сушки до, во время или после нанесения биомассы. В рамках понятий настоящего изобретения на высушенный пищевой продукт следует напылять лишь относительно малое количество образующихся в процессе брожения жидкости или суспензии. Предпочтительно проводить брожение до тех пор, пока не образуется относительно высокая концентрация ОКЕ. Пищевой продукт поглотит большую часть воды без значительного повышения активности воды соответствующего пищевого продукта. По этой причине нет также необходимости подвергать содержащий пробиотики продукт питания последующему процессу сушки или другой обработке, как это рекомендуется в литературе. Интересно отметить, что до сих пор всегда существовала проблема добавления большого количества пробиотиков и последующей сушки полученного продукта. Обычно после процесса сушки выживает лишь небольшое число ОКЕ. С целью компенсации этих потерь необходимо было добавлять большой избыток пробиотиков, например, с использованием в качестве носителя воды. А это, в свою очередь, делает необходимым процесс сушки, особенно в случае продукта, который в конечном итоге должен быть сухим. В отличие от этого настоящее изобретение устраняет деструктивный процесс сушки и, следовательно, исчезает необходимость нанесения на продукт питания большого избытка пробиотиков. В результате этого на пищевой продукт должно быть нанесено относительно небольшое количество содержащей пробиотики суспензии или жидкости из ферментера. Естественно, также в соответствии с настоящее изобретением, на продукт питания все же может быть нанесен относительно небольшой избыток пробиотиков с целью компенсации неизбежных потерь во время хранения, а также при прохождении продуктом пищеварительного тракта.

При исследованиях в условиях хранения неожиданным образом было установлено, что жизнеспособность пробиотиков на пищевых продуктах, полученных непосредственным нанесением биомассы, очень высока. В зависимости от использованного пробиотического организма пробиотики сохраняют свою активность без значительных потерь в течение времени до 365 дней.

Кроме того, неожиданным образом было обнаружено, что пробиотики, нанесенные на пищевой продукт, обнаруживают, в зависимости от вида и штамма пробиотического организма, достаточную стойкость к среде желудка, а также к желудочным и желчным кислотам (испытания in vitro).

В соответствии с предлагаемым настоящим изобретением продуктом питания к пробиотикам может быть добавлен, по меньшей мере, один защитный агент, например, перед их нанесением на пищевой продукт.

Соответствующие настоящему изобретению пробиотики могут быть получены путем брожения и могут храниться после брожения перед нанесением на продукт питания в течение времени и при температуре, которые, например, достаточны для предотвращения значительных потерь пробиотических ОКЕ. Ясно, что биомассу после завершения брожения или культивирования можно сохранить в течение определенного времени. В экспериментах биомассу различных пробиотиков хранили в течение 4 дней при 5°С без заметных потерь. Кроме того, время хранения не влияло также и на стойкость к желудочным или желчным кислотам (испытания in vitro).

Для осуществления изобретения пробиотики могут, например, быть сброжены до достижения конечной концентрации от 10⁶ до 5·10¹⁰, предпочтительно от 10⁷ до 3·10¹⁰, более предпочтительно от 1,5·10⁷ до 10¹⁰, еще более предпочтительно от 10⁷ до 9,5·10⁹ и, в особенности, от 2 до 9·10⁹ ОКЕ в 1 мл сброженной среды.

Наносимые на пищевой продукт пробиотики могут, например, быть сконцентрированы до конечной концентрации от 10⁷ до 10¹², преимущественно от 10⁸ до 5·10¹¹, более предпочтительно от 1,5·10⁸ до 10¹¹ и, еще более предпочтительно, от 10⁹ до 5·10¹⁰ ОКЕ в 1 мл сброженной среды.

Для сбраживания может быть использован любой пробиотический микроорганизм.

В соответствии с изобретением пробиотический штамм или штаммы могут быть выбраны из группы, в которую входят дрожжи, преимущественно рода Saccharomyces, плесени, преимущественно рода Aspergillus, бактерии, преимущественно рода Lactobacillus, Bifidobacterium, Streptococcus, Enterococcus, и их смеси. Например, могут быть использованы штаммы видов Lactobacillus johnsonii, Bifidobacterium lactis, Streptococcus thermophilus или Lactobacillus paracasei. Если, например, необходимо продуцировать бактериальные пробиотики, штаммы могут быть выбраны из родов Lactobacillus, Streptococcus, Bifidobacterium, Bacteroides, Clostridium, Fusobacterium, Melissococcus, Propionibacterium, Enterococcus, Lactococcus, Staphylococcus, Peptostreptococcus, Bacillus, Pediococcus. Micrococcus, Leuconostoc, Weissella, Aerococcus, Oenococcus.

Таким образом, в одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения пробиотический штамм или штаммы могут быть, например, выбраны из группы, в которую входят Bifidobacterium lactis (DSM20215), Lactobacillus johnsonii (I-1225 CNCM), Lactobacillus paracasei (I-2116 CNCM), Streptococcus thermophilus (TH4, Chr. Hansen, DK), их смеси и смесь, содержащая также другие пробиотические микроорганизмы.

В соответствии с настоящим изобретением содержание свежей биомассы пробиотиков может, например, составлять от 0,05 до 4%, предпочтительно от 0,1 до 1,5%, и, наиболее предпочтительно, от 0,2 до 1% от массы продукта питания.

В соответствии с этим конечная концентрация пробиотиков, нанесенных на продукт питания, может, например, составлять от 10⁶ до 10⁹, более предпочтительно от 10⁷ до 10⁸ и, наиболее предпочтительно, от 2 до 8·10⁷ ОКЕ/г от общей массы продукта питания.

В соответствии с продуктом питания, содержащим метаболита, продуцированные пробиотиками, на продукт питания могла быть непосредственно нанесена сброженная среда.

В соответствии со способом настоящего изобретения брожение может, например, проводиться до достижения конечной концентрации от 10⁶ до 5·10¹⁰, предпочтительно от 10⁷ до 3·10¹⁰, более предпочтительно от 1,5·10⁷ до 10¹⁰, еще более предпочтительно от 10⁸ до 9,5·10⁹, в особенности от 2 до 9·10⁹ пробиотических ОКЕ на 1 мл сброженной среды.

Согласно желаемой концентрации и активности воды (Ав) конечного пищевого продукта способ настоящего изобретения может, например, включать перед нанесением свежей биомассы на пищевой продукт концентрированно биомассы до конечной концентрации от 10⁷ до 10¹², предпочтительно от 10⁸ до 5·10¹¹, более предпочтительно от 1,5·10⁸ до 10¹¹, еще более предпочтительно от 10⁹ до 5·10¹⁰ ОКЕ на 1 мл сброженной среды.

Например, Ав продукта питания в начале и/или во время хранения ниже 0,5. Предпочтительно, чтобы она была ниже 0,4 и еще более предпочтительно меньше 0,3. Наиболее предпочтительно, чтобы Ав продукта питания была ниже 0,2. Например, во время хранения продукта питания Ав находится в пределах от 0,005 до 0,3 или от 0,01 до 0,15.

Величина Ав, которую может иметь продукт, зависит от способности штамма выжить в конкретных условиях, которые для каждого штамма могут быть различными. Предпочтительно, чтобы продукт питания имел упаковку, которая бы в существенной степени ограничивала попадание воды из окружающей среды. При этом степень пропускания O₂ через упаковку пищевого продукта преимущественно ниже 4,2 г/м² в сутки, предпочтительно ниже 3,8 г/м в сутки. Равным образом степень пропускания водяного пара (СПВП) упаковки пищевого продукта предпочтительно ниже 3,5 г/м² в сутки и более предпочтительно ниже 3 г/м² в сутки. Специалист имеет возможность подобрать материал с такими свойствами. Например, упаковка может содержать совместно экструдированный поперечно сшитый ориентированный полиэтилен низкой плотности. Мешочки могут быть герметично уплотнены с помощью, например, термосварного способа.

Целью упаковки, как пояснено выше, является поддержание во время хранения продукта питания предпочтительных значений Ав. Хранение продукта может продолжаться до 6 месяцев, предпочтительно до 12 месяцев, более предпочтительно до 18 месяцев и наиболее предпочтительно до двух лет.

В другом варианте воплощения способ может, например, также включать, после сбраживания, выдерживание свежей биомассы в течение определенного времени и при температуре, которые предотвращают значительные потери пробиотических ОКЕ.

В еще одном варианте настоящего изобретения способ может, например, также включать перед или после продукции свежей биомассы пробиотиков добавление, по меньшей мере, одного защитного агента к ферментационной среде или к свежей пробиотической биомассе.

Процесс брожения согласно настоящему изобретению может, например, продолжаться от 6 час до 3 суток, предпочтительно от 6 до 20 час и более предпочтительно от 7 до 17 час в зависимости от использованного штамма пробиотического микроорганизма.

В соответствии со способом согласно настоящему изобретению может быть, например, использован тот же самый штамм или штаммы, которые описаны выше, с учетом содержащего пробиотики пищевого продукта.

Содержание свежей биомассы пробиотиков, добавляемой к продукту питания, может, например, быть в пределах от 0,05 до 4% продукта питания, предпочтительно от 0,1 до 1,5%, наиболее предпочтительно от 0,2 до 1% от общей массы продукта питания.

Таким образом, согласно одному из вариантов воплощения настоящего изобретения конечная концентрация пробиотиков, нанесенных на продукт питания, может составлять от 10⁶ до 10⁹, предпочтительнее от 10⁷ до 10⁸, наиболее предпочтительно от 2 до 8·10⁷ и, в частности, 5·10⁷ ОКЕ/г продукта питания.

Возможно, хотя и не необходимо, чтобы свежеполученная в процессе брожения биомасса была сконцентрирована. Такое концентрирование может, например, быть произведено с помощью центрифугирования или фильтрации. Уровень концентрации позволяет точное дозирование количества ОКЕ на 1 г продуктов питания. При концентрировании могут быть также приняты во внимание последующие потери ОКЕ при хранении продукта питания или при прохождении его через пищеварительный тракт. Высокотемпературный процесс сушки может быть исключен, т.к. нужный результат может быть получен путем опрыскивания или какого-либо другого нанесения не сконцентрированной или относительно мало сконцентрированной биомассы на пищевой продукт таким образом, чтобы активность воды всего продукта в целом в значительной степени не повышалась. Высокотемпературный процесс сушки не является необходимым благодаря абсорбционной сушке: уже высушенный пищевой продукт быстро поглощает воду, сопровождающую и содержащуюся в пробиотической биомассе. Комнатная температура окружающей среды в процессе нанесения является достаточным фактором для предотвращения существенного повышения активности воды конечного продукта.

В том случае, когда биомасса была сконцентрирована, не следует выбрасывать образовавшуюся при этом над осадочную жидкость. Среда после брожения с пробиотиками обычно содержит метаболиты, обладающие таким же благотворным действием, как и сами пробиотики. Следовательно, надосадочная среда после концентрирования биомассы также может быть нанесена на пищевой продукт.

Для осуществления способа согласно настоящему изобретению могут быть использованы все виды исходных продуктов питания. Пробиотиками могут быть обогащены как пища и напитки для человека, так и корм для домашних животных. Естественно, для каждой области применения вместе с пробиотиками должен быть представлен состав питательных веществ. Существует огромное разнообразие составов питательных веществ, например, для спортсменов или атлетов, для лиц с особыми требованиями к пище, таким как люди с аллергией к некоторым природным пищевым компонентам, или лиц с желудочно-кишечными расстройствами и так далее. Например, пробиотики могут добавляться также к шоколадным или другим сладким продуктам. Фактически пробиотики могут вводиться во все виды экструдированных, сваренных или каким-либо другим образом приготовленных пищевых продуктов. Например, могут быть использованы высушенные продукты, такие как сухой корм для домашних животных такого типа, например, как порошки, мука, сухое молоко, порошки злаков или злаковые хлопья. Пробиотики могут быть, например, использованы для нанесения на все виды изделий из злаков для завтрака. Пробиотики могут быть напылены на все компоненты, ингредиенты и исходные материалы для пищевых продуктов. Подходящими, например, являются частицы одного или более видов отваренного злакового сырья, содержащего, главным образом, крахмальные материалы. Частицами отваренного злакового сырья могут быть любые из тех, которые известные специалистам в данной области, такие, например, как злаковые хлопья, дробленые зерна, экструдированные или другие дробленые злаки, раскатанные злаки, инжекторно-вздутые злаки, злаки, вздутые печным способом, экструдированные инжекторно-вздутые злаки, хлопья и/или экструдированные отваренные злаки, экструдированные вздутые злаки, жареные злаковые завтраки, печенье из прессованных хлопьев. Злаковые хлопья могут быть, например, приготовлены отваркой злаковых круп или зерен в жидкости с последующим образованием шариков из полученной таким образом отваренной массы, раскаткой, приготовлением тостов и возможным покрытием их сахаром.

Производство пробиотической биомассы является хорошо известным в технике процессом. Обычно используют специально оборудованные ферментационные установки или чаны, хотя в принципе для культивирования микроорганизмов может подойти даже стерильный чан, в котором находится среда. Состав среды подбирают в соответствии с особыми предпочтениями определенного пробиотического штамма. Оптимальный состав среды для конкретного пробиотического штамма обычно поставляется поставщиком вместе со стартовыми микроорганизмами. После завершения брожения биомасса может непосредственно наноситься на продукт питания. Можно также хранить ее в течение определенного времени без ухудшения ее пригодности к нанесению на продукт питания. В частности, если необходимо транспортирование к месту производства продукта питания, для предотвращения потери ОКЕ пробиотическую массу можно также временно заморозить.

Перед нанесением биомассы на продукт питания биомасса может быть сконцентрирована. Стадия концентрирования, хотя она и не является обязательной, может оказаться уместной даже, например, в том случае, когда требуется избежать небольшого повышения содержания воды в конечном продукте. К примеру, концентрирование может также проводиться в том случае, когда концентрация пробиотика в продукте должна быть особенно высокой либо по той причине, что разовое употребление пищевого продукта в небольшом количестве должно включать достаточное количество ОКЕ, либо по каким-либо другим причинам. Процесс концентрирования также известен в технике. Для этой цели обычно используют фильтрацию или центрифугирование.

Наконец, пробиотическую биомассу, сконцентрированную или не сконцентрированную, наносят на продукт питания. Это нанесение может быть произведено в соответствии с общими правилами нанесения покрытий пищевых продуктов. Например, нанесение может быть произведено, когда продукт транспортируется на конвейере или, как альтернативный вариант, в барабане для инкапсулирования белковых материалов. Возможны многочисленные варианты конструкции распылительной системы: от закрученной трубки до прядильного диска. Некоторые продукты являются подходящими для обработки в барабане для инкапсулирования белковых материалов, например, во вращающемся барабане. Барабан для инкапсулирования белковых материалов может служить и как смеситель, и как механизм для подвода злака к распылению. Биомасса может распыляться поверх вращающихся злаков с использованием коммерческих двухфазных (воздух/жидкость) распылительных сопел. Как правило, для высушенных продуктов типа злаков для завтрака может быть, например, использована такая же распылительная система, как и для нанесения покрытия с раствором витамина. Эти способы хорошо известны в технике.

В зависимости от особенностей и предпочтений содержащий пробиотики пищевой продукт можно держать при комнатной или повышенной температуре так, чтобы избежать сколько-нибудь значительных потерь ОКЕ. Продукт можно также заморозить с учетом его природы и предназначения конечного продукта. Естественно, продукт питания может быть подвергнут дальнейшей обработке и переработке в зависимости от конечного продукта и предназначения продукта питания. Примером может быть аэрация конечного продукта инертным газом или газовой смесью, такой как N₂ или N₂/CO₂.

Способ и продукт настоящего изобретения более детально описаны в примерах, приведенных ниже в качестве иллюстрации.

Примеры

В примерах использованы следующие штаммы:

- Bifidobacterium lactis*: DSM20215 (Германская коллекция культур),

- Streptococcus thermophilis (TH4)* (* Полученные от Christian Hansen BioSystems A/S (CHL), 1-12 Bogy Allé, P.O. Box 407, DK-2970 Horsholm, Дания.),

- Lactobacillus johnsonii: 1-1225 (CNM),

- Lactobacillus paracasei: 1-2116 (CNCM).

В опытах были использованы: злаковый продукт для молодежи, злаковые хлопья для завтрака, злаково-молочная закуска и злаковый порошок для детей. В приведенной ниже таблице 1 приведены составы и способ производства этих продуктов.

Таблица 1.
Состав и производство продуктов питания, упомянутых в примерахПродуктТип продуктаСоставПлотность г/лЗлаковый продукт для молодежиЭкструдированные злаковые колечки, покрытые сахаром с медомЗлаки (пшеница, овес и ячмень), сахар, мед, мальтодекстрин, витамины и минералы115Злаковые хлопья для завтракаТрадиционно отваренные хлопья пшеницы с легким сахарным покрытиемЦеликом из пшеницы, сахар, сироп рафинирования сахара, соль, мед, глюкоза, витамины и минералы135Злаково-молочная закускаЭкструдированные в форме фруктов злаки с высоким содержанием молокаПшеничная мука, молочный порошок, сахар, банановый концентрат, мальтоза, крахмал, соль, витамины и минералы, ароматические добавки130Злаковый порошок для детейЗлаковый состав для детей на основе пшеницыПшеничная мука, сахар, лецитин, ванилин, витамины и минералы315

Пример 1. Биомасса Bifidobacterium lactis, нанесенная на различные продукты

Bifidobacterium lactis была сброжена и затем сконцентрирована центрифугированием. Подробности процесса брожения даны в приведенных ниже таблицах 2 и 3. К концентратам добавляли стандартные защитные агенты. Биомассу добавляли в объемах стендовых испытаний к различным имеющимся в продаже злаковым продуктам (см. приведенную выше таблицу 1).

При стендовом нанесении 1,5-2 кг злакового продукта укладывали во вращающийся барабан для инкапсулирования белковых материалов периодического действия и напыляли биомассу поверх вращающихся злаков с использованием коммерческого пистолета-распылителя с двухфазным (воздух/жидкость) соплом. Содержащий биомассу пистолет строго взвешивали до и после распыления для определения точного количества нанесенной на злак биомассы. Во всех случаях добавляли по 0,5% от всего количества злака.

Таблица 2.
Состав среды для Bifidobacterium lactis (пример 1)Состав средыИнгредиентКоличество (г/л)Жидкий компонент молочной сыворотки14Декстроза25Противовспенивающий агент1Белковый гидролизат молочной сыворотки5Дрожжевой экстракт28Мясной пептон4Фруктоза14Буферные соли10Молочный порошок0,8

Таблица 3.
Параметры процесса брожения Bifidobacterium lactis (пример 1)Объем процесса брожения200 л средыТемпература37°СВремя инкубации14 часЧисло жизнеспособных ОКЕ в конце брожения1·10¹⁰ ОКЕ/млЧисло жизнеспособных ОКЕ после центрифугирования и добавления защитных агентов9·10¹⁰Таблица 4.
Результаты испытаний по нанесениюПродуктЧисло жизнеспособных ОКЕ (ОКЕ/г) в продуктеАв в конечном продуктеЗлаковый продукт для молодежи1,5·10^-80,15Злаковые хлопья для завтрака8,8·10^-70,3Злаково-молочная закуска1,5·10^-80,1Злаковый порошок для детей1,1·10^-80,3

Как однозначно следует из таблицы 4, получаются высокие числа жизнеспособных ОКЕ на 1 г продукта питания. Активность воды остается в приемлемых для целей хранения рамках.

Пример 2. Биомасса Bifidobacterium lactis, Lactobacillus johnsonii, Lactobacillus paracasei, Streptococcus thermophilis, нанесенная на злаковый продукт для молодежи

Были сброжены разные штаммы (подробности процесса брожения даны в таблицах 5-12) и затем сконцентрированы центрифугированием. К концентратам добавляли стандартные защитные агенты. Биомассу добавляли к продажному злаковому продукту для молодежи в объемах стендовых испытаний в количестве 0,5% от общей массы продукта (см. способ в примере 1).

Таблица 5.
Состав среды для Bifidobacterium lactis (пример 2)Состав средыИнгредиентКоличество (г/л)Жидкий компонент молочной сыворотки14Декстроза25Противовспенивающий агент1Белковый гидролизат молочной сыворотки5Дрожжевой экстракт28Мясной пептон4Фруктоза14Буферные соли10Молочный порошок0,8Таблица 6.
Параметры процесса брожения Bifidobacterium lactis (пример 2)Объем процесса брожения200 л средыТемпература37°СВремя инкубации14 часЧисло жизнеспособных ОКЕ в конце брожения1·10¹⁰ ОКЕ/млЧисло жизнеспособных ОКЕ после центрифугирования и добавления защитных агентов9·10¹⁰ ОКЕ/млТаблица 7.
Состав среды для Lactobacillus johnsonii (пример 2)ИнгредиентКоличество (г/л)Жидкий компонент молочной сыворотки15Декстроза15Противовспенивающий агент1Белковый гидролизат молочной сыворотки5Дрожжевой экстракт30Мясной пептон5Фруктоза15Буферные соли10Молочный порошок10

Таблица 8.
Параметры процесса брожения Lactobacillus johnsonii (пример 2)Объем процесса брожения2000 л средыТемпература40°СВремя инкубации14 часЧисло жизнеспособных ОКЕ в конце брожения7·10⁹ ОКЕ/млЧисло жизнеспособных ОКЕ после центрифугирования и добавления защитных агентов5·10¹⁰ ОКЕ/млТаблица 9.
Состав среды для Streptococcus thermophilis (пример 2)ИнгредиентКоличество (г/л)Жидкий компонент молочной сыворотки50Противовспенивающий агент1Белковый гидролизат молочной сыворотки5Дрожжевой экстракт20Мясной пептон5Фруктоза5Буферные соли5Таблица 10.
Параметры процесса брожения Streptococcus thermophilis (пример 2)Объем процесса брожения200 л средыТемпература40°СВремя инкубации6 часЧисло жизнеспособных ОКЕ в конце брожения2·10⁹ ОКЕ/млЧисло жизнеспособных ОКЕ после центрифугирования и добавления защитных агентов4·10¹⁰ ОКЕ/мл

Таблица 11.
Состав среды для Lactobacillus paracasei (пример 2)ИнгредиентКоличество (г/л)Соевый пептон10Противовспенивающий агент1Дрожжевой экстракт15Фруктоза30Буферные соли7,5Таблица 12.
Параметры процесса брожения Lactobacillus paracasei (пример 2)Объем процесса брожения200 л средыТемпература37°СВремя инкубации17 часЧисло жизнеспособных ОКЕ в конце брожения9·10⁴ ОКЕ/млЧисло жизнеспособных ОКЕ после центрифугирования и добавления защитных агентов9·10¹⁰ ОКЕ/млТаблица 13.
Результаты испытания по нанесению на злаковый продукт для молодежиБиомассаЧисло жизнеспособных ОКЕ (ОКЕ/г) в продуктеАв в конечном продуктеBifidobacterium lactis1,5·10⁸0,15Lactobacillus johnsonii2,5·10⁸<0,1Streptococcus thermophilis2,8·10⁸<0,1Lactobacillus paracasei2·10⁸<0,1

Другие штаммы, нанесенные на злаковый продукт для молодежи, также показали достаточное число жизнеспособных ОКЕ при низкой конечной активности воды.

Пример 3. Данные по хранению злакового продукта для молодежи с Lactobacillus johnsonii.

Lactobacillus johnsonii была сброжена и затем сконцентрирована центрифугированием (подробности процесса брожения см. в таблицах 14 и 15). К концентрату были добавлены стандартные защитные агенты. Биомассу добавляли к злаковому продукту для молодежи в масштабах опытного производства.

При нанесении в масштабах опытного производства 100 кг/час злакового продукта для молодежи вводили в барабан для инкапсулирования белковых материалов непрерывного действия. 0,5 кг/час биомассы Lactobacillus johnsonii распыляли поверх злака с помощью ряда двухфазных (воздух/жидкость) сопел.

Конечный продукт упаковывали в алюминиевые пакеты и следили за процессом хранения при 20°С (результаты представлены в таблице 16)

Таблица 14.
Состав среды для Lactobacillus johnsonii (пример 3)ИнгредиентКоличество (г/л)Жидкий компонент молочной сыворотки15Декстроза15Противовспенивающий агент1Белковый гидролизат молочной сыворотки5Дрожжевой экстракт30Мясной пептон5Фруктоза15Буферные соли10Молочный порошок10

Таблица 15.
Параметры процесса брожения Lactobacillus johnsonii (пример 3)Объем процесса брожения2000 л средыТемпература40°СВремя инкубации14 часЧисло жизнеспособных ОКЕ в конце брожения3·10⁹ ОКЕ/млЧисло жизнеспособных ОКЕ после центрифугирования и добавления защитных агентов1·10¹⁰ ОКЕ/млТаблица 16.
Результаты нанесения и хранения злакового продукта для молодежиСутки при 20°СЧисло жизнеспособных ОКЕ (ОКЕ/г) в продуктеАв в конечном продуктеНачало1,3·10⁸<0,1901,6·10⁸<0,11801,1·10⁸<0,12701,3·10⁸<0,13659,5·10⁷<0,1

Исследование процесса хранения обнаружило, что хранение до 1 года не уменьшает существенным образом число ОКЕ в продукте.

Пример 4. Добавление к злаковому продукту для молодежи сконцентрированной и не сконцентрированной Bifidobacterium lactis.

Bifidobacterium lactis была сброжена (подробности даны в таблицах 17 и 18), одна часть биомассы была использована непосредственно, а другая была сконцентрирована центрифугированием с добавлением стандартных защитных агентов. Обе биомассы добавляли к продажному злаковому продукту для молодежи в объемах стендовых испытаний. Вторая серия испытаний была проведена с теми же биомассами, хранившимися перед нанесением в течение 4 суток при 5°С.

При нанесении в объеме стендовых испытаний 2 кг злакового продукта вводили во вращающийся барабан для инкапсулирования белковых материалов и распыляли биомассу поверх вращающихся злаков с использованием коммерческого пистолета-распылителя с двухфазным (воздух/жидкость) соплом. Во всех случаях добавляли по 0,5% от всего количества злака. В одном случае биомассу использовали непосредственно после сбраживания, а в другом она была сконцентрирована и затем те же стадии повторяли с биомассами, подвергнутыми перед нанесением хранению в течение 4 суток (5°С).

Конечные продукты анализировали in vitro на стойкость в пищеварительном тракте.

Таблица 17.
Состав среды для Bifidobacterium lactis (пример 4)ИнгредиентКоличество (г/л)Жидкий компонент молочной сыворотки14Декстроза25Противовспенивающий агент1Белковый гидролизат молочной сыворотки5Дрожжевой экстракт28Мясной пептон4Фруктоза14Буферные соли10Молочный порошок0,8

Таблица 18.
Параметры процесса брожения Bifidobacterium lactis (пример 4)Объем процесса брожения200 л средыТемпература37°СВремя инкубации14 часЧисло жизнеспособных ОКЕ в конце брожения9·10⁹ ОКЕ/млЧисло жизнеспособных ОКЕ после брожения и хранения в течение 4 суток при 5°С5·10⁹ ОКЕ/млЧисло жизнеспособных ОКЕ после центрифугирования и добавления защитных агентов8·10¹⁰ ОКЕ/млЧисло жизнеспособных ОКЕ после центрифугирования и добавления защитных агентов и хранения в течение 4 суток при 5°С6·10¹⁰ ОКЕ/млТаблица 19.
Результаты испытаний по нанесению на злаковый продукт для молодежиБиомасса Bifidobacterium lactisЧисло жизнеспособных ОКЕ (ОКЕ) в продуктеЛогарифм общих потерь в желудочно-кишечном тракте (in vitro)Не сконцентрированная3·10⁷0,4Не сконцентрированная после хранения2·10⁷0,4Сконцентрированная4·10⁸0,2Сконцентрированная после хранения7·10⁸0,3

Как видно из таблицы 19, потери в моделированных условиях кишечника находятся в приемлемых рамках.

Продукт питания из злаков содержит пробиотический микроорганизм, который наносят в свежем виде на продукт питания таким образом, что активность воды после нанесения составляет меньше чем 0,5. Продукт питания из злаков содержит метаболиты, продуцированные пробиотическими микроорганизмами, которые наносят на продукт питания таким образом, что активность воды после нанесения составляет предпочтительно меньше, чем 0,3. Получаемые продукты хорошо хранятся и обладают способностью оказывать благотворное воздействие на организм, в частности, путем стимулирования иммунной системы. 4 н. и 18 з.п. ф-лы, 19 табл.

1. Продукт питания из злаков, содержащий пробиотические микроорганизмы, характеризующийся тем, что пробиотические микроорганизмы нанесены в свежем виде на продукт питания таким образом, что активность воды (Ав) после нанесения составляет меньше 0,5, предпочтительно меньше 0,3.2. Продукт питания из злаков по п.1, отличающийся тем, что перед нанесением пробиотических микроорганизмов на продукт питания к ним был добавлен, по меньшей мере, один защитный агент.3. Продукт питания из злаков по п.1 или 2, в котором пробиотические микроорганизмы получены ферментацией и хранились после ферментации перед нанесением пробиотических микроорганизмов на продукт питания при температуре, предотвращающей значительные потери образующих колонии единиц (кое).4. Продукт питания из злаков по любому из пп.1-3, в котором пробиотические микроорганизмы ферментированы до достижения конечной концентрации от 10⁶ до 5·10¹⁰, преимущественно от 10⁷ до 3·10¹⁰, более чем предпочтительно от 1,5·10⁷ до 10¹⁰, еще более предпочтительно от 10⁸ до 9,5·10⁹ и в особенности от 2 до 9·10⁹ кое/мл среды ферментации.5. Продукт питания из злаков по любому из пп.1-4, в котором пробиотические микроорганизмы концентрированы до конечной концентрации от 10⁷ до 10¹², преимущественно от 10⁸ до 5·10¹¹, более предпочтительно от 1,5·10⁸ до 10¹¹ и еще более предпочтительно от 10⁹ до 5·10¹⁰ кое/мл сброженной среды.6. Продукт питания из злаков по любому из пп.1-5, в котором штамм или штаммы пробиотических микроорганизмов выбирают из группы, в которую входят дрожжи преимущественно рода Saccharomyces, плесени преимущественно рода Aspergillus, бактерии преимущественно рода Lactobacillus, Bifidobacterium, Streptococcus, Emterococcus и их смеси.7. Продукт питания из злаков по любому из пп.1-6, в котором штамм или штаммы пробиотических микроорганизмов выбирают из группы, в которую входят Bifidobacterium lactis (DSM20215), Lactobacillus johnsonii (I-1225 CNCM), Lactobacillus paracasei (I-2116 CNCM), Streptococcus thermophilus (TH4, Chr. Hansen, DK), их смеси и смесь, содержащая также другие пробиотические микроорганизмы.8. Продукт питания из злаков по любому из пп.1-7, в котором содержание свежей биомассы пробиотических микроорганизмов, добавленной к продукту питания, составляет от 0,05 до 4%, преимущественно от 0,1 до 1,5% и наиболее предпочтительно от 0,2 до 1% от массы продукта питания.9. Продукт питания из злаков по любому из пп.1-8, в котором конечная концентрация пробиотических микроорганизмов, нанесенных на продукт питания, составляет от 10⁶ до 10⁹, более предпочтительно от 10⁷ до 10⁸ и наиболее предпочтительно от 2 до 8·10⁷ кое/г от общей массы продукта питания.10. Продукт питания из злаков, содержащий метаболиты, продуцированные пробиотическими микроорганизмами, характеризующийся тем, что метаболиты содержатся в среде ферментации, которая отделена от биомассы пробиотических микроорганизмов и нанесена на продукт питания таким образом, что активность воды (Ав) продукта питания после нанесения метаболитов составляет меньше 0,5, предпочтительно меньше 0,3.11. Продукт питания из злаков по п.10, в котором среда ферментации непосредственно нанесена на продукт питания.12. Способ получения продукта питания из злаков, содержащего пробиотические микроорганизмы, предусматривающий накопление свежей биомассы пробиотических микроорганизмов в жидкой среде путем ферментации и непосредственное нанесение свежей биомассы на продукт питания, и при котором нанесение свежей биомассы осуществляют таким образом, что активность воды (Ав) продукта питания после нанесения свежей биомассы составляет меньше 0,5, предпочтительно меньше 0,3.13. Способ по п.12, в котором брожение ведут до достижения конечной концентрации от 10⁶ до 5·10¹⁰, преимущественно от 10⁷ до 3·10¹⁰, более предпочтительно от 1,5·10⁷ до 10¹⁰, еще более предпочтительно от 10⁸ до 9,5·10⁹ и в особенности от 2 до 9·10⁹ кое/мл сброженной среды.14. Способ по п.12 или 13, который дополнительно включает перед нанесением свежей биомассы на продукт питания концентрирование биомассы до конечной концентрации от 10⁷ до 10¹², преимущественно от 10⁸ до 5·10¹¹, более предпочтительно от 1,5·10⁸ до 10¹¹ и еще более предпочтительно от 10⁹ до 5·10¹⁰ кое/мл сброженной среды.15. Способ по любому из пп.12-14, который дополнительно включает хранение свежей биомассы в течение времени и при температуре, предотвращающей значительные потери пробиотических кое, осуществляемое после сбраживания.16. Способ по любому из пп.12-15, который дополнительно включает добавление перед, в процессе или после получения свежей биомассы пробиотических микроорганизмов, по меньшей мере, одного защитного агента к ферментационной среде или к свежей пробиотической биомассе.17. Способ по любому из пп.12-16, в котором ферментацию ведут в течение от 6 ч до 3 сут, преимущественно от 6 до 20 ч и более предпочтительно от 7 до 17 ч в зависимости от используемого штамма пробиотических микроорганизмов.18. Способ по любому из пп.12-17, в котором штамм или штаммы для ферментации выбирают из группы, в которую входят дрожжи преимущественно рода Saccharomyces, плесени преимущественно рода Aspergillus, бактерии преимущественно рода Lactobacillus, Bifidobacterium, Streptococcus, Enterococcus и их смеси.19. Способ по любому из пп.12-18, в котором содержание свежей биомассы пробиотических микроорганизмов, добавленной к продукту питания, составляет от 0,05 до 4%, преимущественно от 0,1 до 1,5% и наиболее предпочтительно от 0,2 до 1% от массы пищевого продукта.20. Способ по любому из пп.12-19, в котором конечная концентрация пробиотических микроорганизмов, нанесенных на продукт питания, составляет от 10⁶ до 10⁹, более предпочтительно от 10⁷ до 10⁸, наиболее предпочтительно от 2 до 8·10⁷, в особенности 5·10⁷ кое/г продукта питания.21. Способ по любому из пп.12-20, в котором штамм или штаммы пробиотических микроорганизмов для ферментации выбирают из группы, в которую входят Bifidobacterium lactis (DSM20215), Lactobacillus johnsonii (I-1225 CNCM), Lactobacillus paracasei (I-2116 CNCM), Streptococcus thermophilus (TH4, Chr. Hansen, DK), их смеси и смесь, содержащая также другие пробиотические микроорганизмы.22. Способ получения продукта питания из злаков, содержащего метаболиты, продуцируемые пробиотическими микроорганизмами, включающий культивирование пробиотических микроорганизмов в жидкой среде, отделение жидкой среды от пробиотических микроорганизмов и нанесение жидкой среды, содержащей метаболиты пробиотических микроорганизмов, непосредственно на высушенный продукт питания, и при котором нанесение жидкой среды осуществляют таким образом, что активность воды (Ав) продукта питания после нанесения жидкой среды, содержащей метаболиты, составляет меньше 0,5, предпочтительно меньше 0,3.