СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2008 года по МПК A23K1/00 A23L1/03 A61K35/74 C12N1/04 

Область техники

Настоящее изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к гранулам, содержащим жизнеспособные микроорганизмы и покрытие, к системе введения пробиотиков, к применению гранул в качестве системы введения пробиотиков в пищевой продукт и к способу получения системы для введения пробиотиков в пищевые продукты. Изобретение относится также к пищевому продукту, содержащему гранулы.

Предшествующий уровень техники

Пробиотические микроорганизмы (далее: пробиотики) представляют собой жизнеспособные микроорганизмы, которые после приема в определенном количестве оказывают положительное воздействие на состояние здоровья индивидуума, помимо основного питания. Положительное воздействие, которое могут проявлять пробиотики, является многосторонним и хорошо знакомо квалифицированному специалисту. В качестве некоторых примеров можно привести снижение непереносимости лактозы, ингибирование патогенных бактерий и паразитов, предупреждение диареи, активность по отношению к Helicobacter pylori, профилактика рака толстой кишки, облегчение или предупреждение запоров, образование витаминов in situ, модуляция липидов крови и модуляция иммунных функций организма-хозяина.

Указанное выше положительное воздействие в большинстве случаев характерно для очень специфических штаммов микроорганизмов, обитающих в кишечнике млекопитающих, например, таких как домашние животные, а также человека.

Поэтому к вопросу введения пробиотиков в пищевые продукты проявляется значительный интерес. Промышленностью вырабатывается, например, ряд ферментированных молочных продуктов, таких как йогурт, которые содержат пробиотики.

Равным образом интерес проявляется и к введению пробиотиков в корма для животных. Это в первую очередь касается кормов, предназначенных для сельскохозяйственного скота, а также для домашних животных.

Многие пробиотики проявляют положительное действие главным образом в том случае, когда они являются жизнеспособными. То есть, если их вводят в пищевой продукт, то это значит, что пробиотики способны сохранять свою жизнеспособность в течение всего гарантийного срока хранения пищевого продукта (и даже более длительного срока), при потреблении этого пищевого продукта, его прохождении через желудочно-кишечный тракт, а также в местах их локализации.

Следовательно, современный уровень техники связан с решением проблемы введения пробиотиков в состав пищевых продуктов и/или кормов для домашних животных и обеспечения пролонгированной жизнеспособности вводимых пробиотиков. В частности, пробиотики очень чувствительны к температуре и содержанию влаги во влажных или полусухих пищевых продуктах, и в то же время они сравнительно устойчивы в сухой окружающей среде, характеризующейся, например, показателем активности воды (a_w) ниже 0,2. Поэтому предшествующий уровень техники был связан с консервированием жизнеспособной биомассы во влажной или даже жидкой среде при температуре окружающей среды и повышенных температурах.

В ЕР 0862863 описывается готовый к употреблению зерновой продукт, содержащий матрицу из клейстеризованного крахмала, включающую покрытие или наполнитель, который содержат пробиотик. Согласно ему, высушенный распылительной сушкой препарат пробиотиков вмешивают в субстрат-носитель, который может представлять собой воду, продукт расщепления жира или белка, а полученную смесь напыляют затем на зерновой продукт. Само собой разумеется, что сам зерновой продукт должен иметь низкий показатель активности воды для достижения пролонгированной жизнеспособности пробиотиков.

ЕР 070416 относится к более конкретному случаю консервирования молочнокислых бактерий во влагосодержащих пищевых продуктах. Полученный распылительной сушкой препарат молочнокислых бактерий добавляется к композиции, содержащей жиры, сухой ферментированный молочный продукт и сахариды. Эта композиция предназначена для использования в качестве начинки для кондитерского изделия. Указанное изобретение избегает вредного влияния воды за счет включения пробиотиков в матрицу, богатую жиром или маслом, и, следовательно, может нарушать сбалансированность пищевого продукта по питательным веществам состав.

В ЕР 0180743 описываются микроорганизмы, которые суспендируются в масляной фазе и покрываются по меньшей мере одним защитным слоем, являющимся водорастворимым (водорастворимые производные целлюлозы или крахмала, камеди или пектины).

Высокая стабильность микроорганизмов в микрокапсулированном виде достигается, например, в продукте, выпускаемом в промышленном масштабе фирмой Cerbios-Pharma SA, Bioferment, Лугано, Швейцария, и реализуемом ею под торговой маркой LBC ME 10. Изучение под микроскопом среза микрокапсул (диаметром примерно 700 мкм) показывает, что пробиотики, удерживаемые носителем, покрыты несколькими тонкими слоями, которые защищают пробиотики. Указанные продукты характеризуются относительно высокой стабильностью даже во влажной окружающей среде, однако их производство является дорогостоящим, поскольку необходимо нанести несколько слоев во избежание попадания воды в микрокапсулы.

Таким образом, существует необходимость в системе введения пробиотиков, которая обеспечивала бы, по сравнению с существующим уровнем техники, более продолжительную жизнеспособность пробиотиков в жидкой, влажной или полувлажной окружающей среде.

В частности, целью настоящего изобретения является обеспечение стабильности пробиотиков или системы введения пробиотиков в пищевой продукт, которая имеет показатель a_w выше значения, оптимального для выживания пробиотиков. Кроме того, пробиотики должны предпочтительно вводиться в таком виде, который существенно не изменяет или не ухудшает (с питательной и органолептической точек зрения) пищевой продукт, в который они вводятся.

Краткое описание изобретения

Установлено, что путем сжатия (уплотнения) сухого препарата микроорганизмов вместе с матрицей, которая может состоять из сухого пищевого материала, и путем покрытия полученных гранул влагонепроницаемым защитным слоем пищевого качества достигается высокая стабильность микроорганизмов в течение всего периода хранения.

Согласно первому аспекту, настоящее изобретение относится к гранулам, содержащим компактную внутреннюю матрицу и, по меньшей мере, одно покрытие, в которой внутренняя матрица содержит жизнеспособные микроорганизмы, а покрытие содержит водонепроницаемый защитный слой, отличающейся тем, что гранула имеет объем по меньшей мере 0,02 см³.

Согласно второму аспекту, настоящее изобретение относится к гранулам в составе пищевого продукта, в котором гранулы представляют собой гранулы согласно изобретению, а внутренняя матрица гранул содержит, по меньшей мере, один компонент пищевого продукта.

Согласно третьему аспекту, настоящее изобретение относится к системе введения пробиотиков, которая включает гранулы согласно изобретению.

Согласно четвертому аспекту, настоящее изобретение относится к применению гранул согласно изобретению в качестве системы введения пробиотиков во влажный, полувлажный или полусухой пищевой продукт.

Согласно пятому аспекту, настоящее изобретение относится к способу получения гранул для обогащения пищевого продукта жизнеспособными микроорганизмами, который включает стадии смешивания препарата микроорганизмов и дополнительных компонентов, сушки смеси до a_w ниже 0,3, сжатия (уплотнения) смеси под давлением с получением гранул, имеющих объем по меньшей мере 0,02 см³, и покрытия гранул влагонепроницаемым защитным слоем.

Согласно шестому аспекту, настоящее изобретение относится к пищевому продукту, содержащему гранулы согласно изобретению, согласно которому пищевой продукт и внутренняя матрица гранул содержит, по меньшей мере, один общий компонент, ингредиент или составную часть.

Согласно последнему аспекту, настоящее изобретение относится к пищевому продукту с твердыми включениями, пищевой добавке, добавке или фармацевтическому продукту, состоящему из смеси, по меньшей мере, двух видов частиц, один из которых представляет собой пробиотические гранулы согласно изобретению.

Преимуществом настоящего изобретения является то, что оно обеспечивает значительное повышение стабильности пробиотических микроорганизмов, введенных в полусухие и/или влажные пищевые продукты с твердыми включениями.

Другим преимуществом настоящего изобретения является то, что облегчается и упрощается процесс обработки.

Еще одним преимуществом настоящего изобретения является то, что оно обеспечивает соответствующее средство для введения дополнительных функциональных ингредиентов, в частности, пребиотических волокон, которые, в свою очередь, могут улучшать физико-химические характеристики гранул согласно изобретению.

Краткое описание чертежей

На Фигурах представлены:

на Фиг.1 схематически представлен пример гранулы (1) согласно изобретению. Гранула (1) включает внутреннюю матрицу (2), которая содержит пробиотики (3). Гранула содержит также влагонепроницаемый защитный слой (4). Фигуры 1а и 1b отличаются друг от друга различными вариантами гранул, в которых пробиотики гомогенно диспергированы (Фиг.1а) или сконцентрированы в центре (Фиг.1b). Следует заметить, что форма и соотношение между толщиной покрытия, внутренней матрицей и препаратом пробиотиков произвольны и служат лишь иллюстрацией к изобретению.

Фиг.2 показывает жизнеспособность (зависимость величины (%) КОЕ/г от продолжительности хранения) Enterococcus faecium в процессе хранения при 30°С и 70% pH (относительная влажность воздуха). На Фиг. представлены различные значения: (•) - для выпускаемых промышленностью микрокапсул от фирмы Cerbios-Pharma, Лугано, Швейцария, под торговой маркой SF68 и (◆) - для гранул с покрытием согласно изобретению.

Подробное описание изобретения

В контексте настоящего описания слово "содержит" означает "содержит, наряду с другими компонентами". Оно не означает "состоит только из".

В контексте настоящего изобретения термин "пищевой продукт" означает любое употребляемое в пищу вещество. Это может быть продукт, предназначенный для потребления человеком, но термин включает также продукты, предназначенные для потребления животными, например, домашними животными, такими как собаки, кошки, кролики, морские свинки, мыши, крысы, птицы (например, попугаи), рептилии и рыбы (например, золотая рыбка). Однако термин включает и продукты, предназначенные для потребления другими одомашненными животными, например, корма для скота, например, крупного рогатого скота, лошадей, свиней, овец, коз, буйволов, верблюдов и т.п.

Термин "гранула" в контексте настоящего изобретения не означает какую-то одну специфическую форму. Наоборот, "гранула" в контексте настоящего изобретения может означать любую форму, получаемую сжатием. Например, гранула может иметь сферическую, кубическую форму, форму пирамиды, таблетки либо любую классическую, модифицированную или сложную трехмерную форму. Кроме того, указанный термин может подразумевать и разные "фантастические" формы. Например, если гранулы предназначены для использования в качестве системы введения пробиотиков в корма для домашних животных, то они могут иметь форму костей, палок, колец, форму животного, например, мыши или других объектов. Современная техника сжатия позволяет получать почти любую трехмерную структуру.

В контексте настоящего изобретения термин "пробиотик" означает любые микроорганизмы, которые желательно употреблять в пищу из-за того положительного воздействия, которые они могут оказывать на здоровье потребителя.

В контексте настоящего изобретения термин "влагонепроницаемый защитный слой" относится к любому веществу, которое может быть использовано для покрытия гранул, как указано выше, и которое способно замедлять абсорбцию влаги гранулами с таким покрытием.

В контексте настоящего изобретения в качестве практического подхода используются следующие значения a_w для определения "влажности" продукта: "влажный" означает, что показатель a_w составляет 0,7 или выше, "полувлажный" - а_w составляет от 0,5 до 0,7 и "полусухой" - a_w составляет от 0,3 до 0,5.

В контексте настоящего изобретения слово "матрица" в выражении "внутренняя матрица" не ограничивается каким-то специфическим компонентом или выбором компонентов. Конечно, она обычно включает ингредиенты пищевого качества, потребление которых в питательном отношении безопасно. Однако одним из преимуществ настоящего изобретения является то, что квалифицированному специалисту в данной области предоставляется свобода выбора в отношении матрицы. Матрица может служить в качестве носителя для пробиотиков в комбинации, хотя и не обязательно, со связующим веществом.

Слово "связующее вещество" в контексте настоящего изобретения может относиться к любому веществу пищевого качества, которое обладает свойством придавать другим пищевым ингредиентам способность к сжатию. Обычно подразумевается, что связующие вещества обладают способностью к пластической деформации при сжатии, благодаря чему обеспечивается довольно надежная структура таблеток. В дополнение к этому, связующие вещества могут обладать адгезионной способностью, клеящими или липкими свойствами.

Слово "пластификатор" в контексте настоящего изобретения может относиться к любому веществу пищевого качества, которое обладает свойством размягчать один или более других ингредиентов, использующихся для приготовления компактных гранул. Предпочтительно применять такие пластификаторы, которые обладают способностью к увлажнению или смачиванию поверхности других компонентов внутренней матрицы и тем самым благоприятствуют сжатию внутренней матрицы даже при низкой активности воды.

Выражение "функциональный пищевой продукт" в контексте настоящего изобретения относится к любому пищевому продукту или пищевому ингредиенту, который оказывает благоприятное воздействие на потребителя, помимо основного питания. Примером могут служить пробиотики (см. выше), которые могут оказывать положительное воздействие на состав и метаболическую активность микрофлоры кишечника организма-хозяина и на его иммунную систему. Равным образом, в качестве чисто произвольного, примерного, но иллюстративного выбора возможных ингредиентов "функциональных пищевых продуктов" могут служить пребиотики, волокна, витамины, антиоксиданты, психостимулирующие молекулы, такие как кофеин.

Термин "дополнительные компоненты" в контексте дополнительных компонентов внутренней матрицы относится ко всем другим компонентам, кроме бактерий. В случае, если бактерии удерживаются в специфическом носителе, материал носителя не является частью "дополнительных компонентов".

Все перечни ингредиентов или составных частей гранул или системы введения пробиотиков, приведенные в настоящем описании, не следует рассматривать как полностью исчерпывающие перечни. Всегда может появиться возможность, хотя и не обязательно, выбора любой комбинации ингредиентов или веществ, перечисленных в одном или всех указанных перечнях.

Процентное содержание указывается в мас.%, если нет ссылки на другую размерность.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения гранула согласно изобретению имеет объем от 0,01 до 100 см³, в более предпочтительном - от 0,02 до 50 см³, в наиболее предпочтительном - от 0,125 до 30 см³ и в самом предпочтительном - от 0,3 до 8 см³. Например, объем может составлять от 0,4 до 6 см³, от 0,5 до 3 см³ или от 0,6 до 2,25 см³.

В другом варианте внутренняя матрица гранулы согласно настоящему изобретению перед или вскоре после нанесения покрытия характеризуется показателем активности воды ниже 0,3. Предпочтительно, чтобы показатель активности воды составлял ниже 0,2, более предпочтительно, чтобы он составлял примерно или равнялся 0,1 либо был ниже 0,1. Например, чтобы показатель активности воды составлял от 0,01 до 0,09.

В еще одном варианте внутренняя матрица гранулы согласно настоящему изобретению имеет плотность оболочки более 0,8 г/см³. Предпочтительно, чтобы она имела плотность оболочки более 1,1 г/см³, более предпочтительно - более 1,3 г/см³.

Плотность оболочки - это размерность, которая показывает удельную массу объекта, включая пространство пор до плоскости поверхности. Этот количественный показатель является специфическим для таблеток или компактных объектов и может определяться, например, с помощью прибора Micromeritics® Geo Рус 1360.

Другим вариантом выражения удельной массы компактных объектов является, например, абсолютная плотность. Абсолютная плотность гранулы без покрытия предпочтительно должна быть более 1 г/см³, более предпочтительно - более 1,2 г/см³ и наиболее предпочтительно - более 1,5 г/см³. Абсолютную плотность можно определять, например, с помощью прибора Micromeritics® Accu Рус 1330.

Методы определения плотности оболочки и абсолютной плотности известны квалифицированному специалисту; их описание можно найти, например, в Webb, PA, Orr, С. - Analytical methods in fine particle technology (Аналитические методы в технологии тонких частиц). Micromeritics Instrument Corporation, Norcross, GA, 1997.

В большинстве случаев можно утверждать, что плотность оболочки является обобщенной плотностью тела, которая определяется, исходя из занимаемого им объема, включая закрытые и открытые поры до плоскости поверхности. Абсолютная плотность - это плотность тела, определяемая по его объему, включая закрытые поры (но исключая открытые поры). Матрица или фактическая плотность (не рассматривавшаяся выше) - это плотность тела, определяемая по объему матрицы, исключая как открытые, так и закрытые поры.

В большинстве случаев плотность оболочки гранул без покрытия составляет примерно от 50% до 100%, предпочтительно - от 70% до 100% и более предпочтительно - от 80% до 100% от абсолютной плотности компонентов внутренней матрицы без покрытия и не подвергавшейся сжатию.

В еще одном варианте гранула согласно настоящему изобретению содержит от 10⁵ до 10¹² жизнеспособных микроорганизмов (КОЕ). Предпочтительно она содержит от 10⁵ до 10¹¹ КОЕ, более предпочтительно - от 10⁶ до 10¹⁰. Например, гранула согласно изобретению может содержать от 10⁶ до 10⁸ КОЕ.

Приведенные выше значения зависят от размера гранулы и количества введенных КОЕ. Рекомендуемые значения КОЕ могут также выражаться из расчета на 1 г гранулы, независимо от размера гранулы. Следовательно, гранула согласно изобретению предпочтительно содержит от 10⁵ до 10⁹, более предпочтительно - от 10⁶ до 10⁸ КОЕ/г.

В еще одном варианте внутренняя матрица гранулы согласно настоящему изобретению дополнительно содержит ингредиенты, выбираемые из группы переваримых крахмалов, резистентных крахмалов, других волокон, молотых зерновых, сушеных и измельченных овощей, целлюлозы и производных целлюлозы, кормов для домашних животных, мальтодекстрина, муки цикория, белковых изолятов, дрожжевых экстрактов и их смесей.

В еще одном варианте покрытие гранулы согласно настоящему изобретению содержит влагонепроницаемый защитный слой пищевого качества.

В одном из вариантов способа согласно изобретению дополнительные компоненты включают, по меньшей мере, часть ингредиентов пищевого продукта.

Не останавливаясь на теории, авторы заявки предполагают, что путем добавления сухого препарата пробиотиков к пищевому материалу или специфическим ингредиентам пищевого качества, сушки, сжатия их до относительно малых частиц или гранул (≥0,02 см³) и покрытия их материалом, который может служить в качестве влагонепроницаемого защитного слоя, можно достигнуть высокой стабильности инкапсулированных пробиотиков. Частично это может быть обусловлено тем, что в этом случае соотношение объема и поверхности намного лучше используется, чем в инкапсулированных или сухих пробиотиках. Кроме того, применение сжатия и влагонепроницаемого защитного слоя способствует поддержанию оптимизированного соотношения и обеспечивает стабильность пробиотиков при хранении во влажной окружающей среде, которой невозможно достигнуть в иных условиях.

Для получения гранул согласно настоящему изобретению можно выбирать какой-либо один вид или смесь различных пригодных микроорганизмов, дополнительные компоненты внутренней матрицы и гидрофобное вещество.

В качестве микроорганизмов могут быть выбраны любые микроорганизмы. Предпочтительно выбирать микроорганизмы, которые оказывают положительное воздействие на здоровье человека или животных, таких как домашние животные, например, кошки или собаки, сельскохозяйственные животные, например, свиньи, крупный рогатый скот, буйволы, овцы или козы. Предпочтительными микроорганизмами являются пробиотические микроорганизмы.

В литературе указываются некоторые из микроорганизмов, которые могут быть использованы для осуществления и настоящего изобретения, например, в ЕР 0862863 А2.

Примерами пригодных для данной цели пробиотических микроорганизмов являются дрожжи, такие как Saccharomyces, Debaryomyces, Candida, Pichia и Torulopsis, плесени, такие как Aspergillus, Rhizopus, Mucor, Penicillium и Torulopsis, и бактерии таких родов, как Bifidobacterium, Bacteroides, Clostridium, Fusobacterium, Melissococcus, Propionibacterium, Streptococcus, Enterococcus, Lactococcus, Kocuria, Staphylococcus, Peptostreptococcus, Bacillus, Pediococcus, Micrococcus, Leuconostoc, Weissella, Aerococcus, Oenococcus и Lactobacillus. Конкретными примерами пригодных пробиотических микроорганизмов являются: Aspergillus niger, A. oryzae, Bacillus coagulans, B. lentus, В. licheniformis, В. mesentericus, В. pumilus, В. subtilis, В. natto, Bacteroides amylophilus, Вас. capillosus, Вас. ruminocola, Вас. suis, Bifidobacterium adolescentis, 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. mundti, E. thermophilus, Escherichia coli, Kluyveromyces fragilis, Lactobacillus acidophilus, L. alimentarius, L. amylovorus, L. crispatus, L. brevis, L. casei, 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, Leuconostoc mesenteroides, P. cerevisiae (damnosus), Pediococcus acidilactici, P. pentosaceus, Propionibacterium freudenreichii, Prop. shermanii, Saccharomyces cerevisiae, Staphylococcus carnosus, Staph. xylosus, Streptococcus infantarius, Strep. salivarius ss. thermophilus, Strep. thermophilus, Strep. lactis.

Например, пробиотический штамм или штаммы могут выбираться из группы, включающей Bacillus licheniformis (DSM 5749), В. subtilis (DSM 5750), Bifidobacterium lactis (DSM20215), штаммы Enterococcus faecium (например, NCIMB 10415; NCIMB 11181; NCIMB 30098; DSM 3520; DSM 4788; DSM 4789; DSM 5464; DSM 7134; CECT 4515), E. mundtii (CNCM MA 27/4E), штаммы Saccharomyces cerevisiae (например, BCCM/MUCL 39885; CBS 493 94; CNCM 1-1077; CNCM I-1079; NCYC Sc47), Lactobacillus casei (NCIMB 30096), L. farciminis (CNCM MA 67/4 R), L. johnsonii (I-1225 CNCM), Lactobacillus paracasei (I-2116 CNCM), L. plantarum (CNCM I-840), L. rhamnosus (DSM 7133), P. acidilactici (CNCM MA 18/5 M), Streptococcus infantarius (CNCM I-841), Streptococcus thermophilus (TH4, фирмы Chr. Hansen, Дания) и их смеси.

Другие примеры пробиотических видов с указанием показательных, депозитных штаммов пробиотиков согласно настоящему изобретению могут выбираться из группы, включающей Lactobacillus reuteri (CNCM I-2452, CNCM I-2448, CNCM I-2450, CNCM I-2451), Lactobacillus rhamnosus (CNCM I-2449), Lactobacillus acidophilus (CNCM I-2453) и их смеси. Штаммы, перечисленные в этом параграфе, особенно пригодны для домашних животных.

Микроорганизмы предпочтительно используются в сухом виде или, например, в виде спор в случае микроорганизмов, образующих споры. Способы сушки микроорганизмов после их получения ферментацией известны специалистам в данной области. Например, ЕР 0818529 (Societe des Produits Nestle), в котором описывается способ сушки распылением, или WO 0144440 (INRA). Обычно микроорганизмы (бактерии) концентрируют из среды и сушат распылительной сушкой, сушкой в кипящем (псевдоожиженном) слое, лиофилизацией (сублимационная сушка) или другим адекватным способом сушки. Например, в процессе или перед сушкой микроорганизмы смешивают с материалом носителя, таким как углевод, например, сахароза, лактоза или мальтодекстрин, липид или белок, например, сухое молоко. Если используется материал носителя, то он может также являться частью внутренней матрицы.

Однако не следует думать, что присутствие микроорганизмов в сухом виде является необходимостью, как это указывалось вначале. Предполагается также, что их можно смешивать непосредственно после ферментации с дополнительными компонентами внутренней матрицы (см. ниже), а после этого проводить процесс сушки. Такой подход может быть заимствован из WO 02/065840 (Societe des Produits Nestle).

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения микроорганизмы присутствуют в виде частиц размером по меньшей мере 100 мкм, в более предпочтительном - по меньшей мере 200 мкм, в наиболее предпочтительном - по меньшей мере 300 мкм. Например, размер частиц может быть примерно 1 мм. Эти цифры относятся к среднему диаметру частицы.

Предпочтительно, чтобы частицы содержали значительное количество инертных аморфных углеводов, в которые были бы "вкраплены" микроорганизмы. Предпочтительно, чтобы частицы содержали (в мас.% от общего содержания сухого вещества) 10-90%, предпочтительно 30-80%, более предпочтительно 40-70% инертных углеводов. Примерами инертных углеводов могут служить мальтодекстрины, крахмалы, низкомолекулярные сахара (сахароза, лактоза, мальтоза, маннит и т.п.) и гидроколлоиды (пектин, гуаровая камедь, ксантановая камедь, камедь акации).

Предпочтительным видом частиц являются частицы, содержащие микроорганизмы и инертные углеводы, поскольку в этом случае микроорганизмы менее чувствительны к последующему сжатию и лучше выживают.

Пригодные для этой цели частицы получают путем смешивания микроорганизмов с инертными углеводами после ферментации и сушки полученной смеси распылительной сушкой или сушкой в кипящем слое по действующей технологии, хорошо известной специалистам в данной области. Современная технология распылительной сушки и сушки в кипящем слое описана, например, в K.Masters - Spray Drying Handbook (Справочник по распылительной сушке), 5-е изд., Longman, Harlow (1991), и в K.Dewettinck & A.Huyghebaert - Fluidized bed coating in food technology (Техника нанесения покрытия в кипящем слое в пищевой технологии). Trends Food Sci. Technol. 10, 163-168 (1999), а также в ссылках к настоящей заявке.

Могут выбираться также и дополнительные компоненты внутренней матрицы. Одним из преимуществ настоящего изобретения является высокая гибкость и разнообразие в выборе дополнительных компонентов внутренней матрицы, что отражено в перечнях возможных молекул или функций, которые могут вводиться во внутреннюю матрицу.

Таким образом, дополнительные компоненты можно рассматривать как компоненты-"наполнители", а их выбор - как почти произвольный и свободный. В том случае, когда микроорганизмы уже были смешаны с дополнительными ингредиентами, например, с материалом носителя или защитными агентами, выбор дополнительного компонента может и не потребоваться.

В большинстве же случаев при выборе дополнительных компонентов внутренней матрицы преимуществом пользуются вещества с высокой гигроскопичностью, придающие гранулам с покрытием способность замедлять повышение активности содержащейся внутри воды. Даже если вода абсорбируется внутренней матрицей гранулы, активность воды остается относительно низкой из-за высокой способности внутренней матрицы к поглощению влаги. Высокой гигроскопичностью обладают, например, полимерные углеводы.

В предпочтительном варианте дополнительные компоненты внутренней матрицы могут выбираться таким образом, чтобы было возможно осуществить сжатие внутренней матрицы. В большинстве случаев это может достигаться также за счет применения пригодных для данной цели связующих веществ и/или пластификаторов.

В целях удобства и во избежание недоразумений в плане большого разнообразия или широкого выбора дополнительных компонентов внутренней матрицы ниже обсуждаются примеры указанных компонентов, в частности, наполнители, функциональные ингредиенты, смазки, пластификаторы и связующие вещества. Само собой разумеется, что эти классы веществ не охватывают полностью все различные ингредиенты, но может иметь место и некоторое частичное совпадение. Например, некоторые пластификаторы могут также служить в качестве связующих веществ, а наполнители могут также содержать функциональные ингредиенты, такие как, например, пищевые волокна.

Наполнители, которые могут способствовать увеличению объема, могут выбираться из группы, включающей крахмалы; резистентные крахмалы; низкомолекулярные сахара, например, лактозу, декстрозу, сахарозу; и/или маннит, микрокристаллическую целлюлозу, модифицированные крахмалы, например, амилодекстрин-гидрооктенилбутандиоат; и/или крахмал-n-октенилсукцинат, белки, например белки молока, гороха, сои, мяса скота, мяса птицы, клейковины; гидроколлоиды, молотые зерновые, сушеные и измельченные овощи, животную муку, сухое молоко, какао-порошок, бисквитную крошку или их смеси.

Могут выбираться и функциональные ингредиенты, оказывающие дополнительное воздействие на гранулы или систему введения пробиотиков согласно настоящему изобретению. Помимо пробиотиков, они могут включать пребиотические волокна, например, фруктоолигосахариды (FOS), полифруктозы, например, инулин или леван, резистентные крахмалы, например, ретроградированный крахмал, декстраны, арабиногалактаны, например, камедь акации, галактоманнаны, например, гуаровую камедь, галактоолигосахариды, изомальтоолигосахарид, мальтоолигосахарид, мальтодекстрины или их смеси.

Волокна классифицируют на растворимые и нерастворимые волокна. Примеры растворимых волокон включают инулин, пектин, 6-глюканы (малые полимеры глюкозы с разветвленной цепью типа целлюлозы), гуммиарабик, трагакант, растительные слизи, гуаровую камедь и камедь бобов рожкового дерева, агар, каррагинаны, альгинаты, ксантан и т.п. Большинство этих растворимых волокон способно по большей части ферментироваться. Примеры нерастворимых волокон включают целлюлозу (например, из оболочек зерна овса, соевых бобов, отрубей зерновых) и гемицеллюлозу (главным образом арабиноксиланы или галактаны с разветвленной цепью, например, из хлебных злаков, картофеля или соевых бобов). Большая часть этих нерастворимых волокон способна к частичной ферментации или вообще не ферментируется.

Функциональные ингредиенты могут также включать микроэлементы, минеральные вещества, витамины, антиоксиданты, стеролы, жирные кислоты, белки, например, ферменты, и/или другие функциональные молекулы.

Примеры витаминов и/или антиоксидантов могут выбираться из группы, включающей каротиноиды, такие как ликопен, α-, β- или γ-каротин, ксантофиллы, витамин А1, витамин А2, токоферолы, например, витамин Е, витамин С и их смеси.

Примеры жирных кислот могут выбираться из группы, включающей, например, длинно-, среднецепочечные насыщенные или ненасыщенные жирные кислоты, моно-, ди- или триацилглицерины и их смеси.

Примеры ферментов могут выбираться из группы, включающей, например, протеазы, пептидазы, липазы, гидролазы или их смеси.

Другие функциональные молекулы могут выбираться из группы бактериоцинов, хондроитинсульфата, изофлавонов сои, нуклеотидов, нуклеозидов, изотиоцианатов, экстрактов крестоцветных, например, из брокколи, сульфлорафана и их смесей.

К внутренней матрице также могут добавляться ингредиенты или молекулы, которые обладают другими функциями. Эти ингредиенты или молекулы способны, например, усиливать функцию кишечника, поддерживать или улучшать целостность кожного покрова, предупреждать повреждения кожи (например, вызванные ультрафиолетовым излучением) и стрессовые реакции, улучшать состояние волосяного (шерсть, мех, оперение) покрова, предупреждать инфекции, поддерживать или улучшать здоровье ротовой полости, улучшать и/или поддерживать зрение, предупреждать аллергию, модулировать иммунные функции, предупреждать ожирение, способствовать контролю веса, снижать риск диабета и/или атеросклероза, контролировать содержание триглицеридов в крови и тканях, благоприятствовать абсорбции питательных веществ, стимулировать развитие головного мозга и улучшать и/или поддерживать мыслительные функции, предупреждать сосудистые заболевания, например инфаркт или инсульт.

В дополнение или в качестве альтернативы вышеперечисленному, указанные ингредиенты или молекулы могут способствовать поддержанию и улучшению функциональной деятельности почек, печени и поджелудочной железы, улучшать здоровье суставов, предупреждать артрит, улучшать развитие костей в процессе их роста, улучшать или способствовать поддержанию массы костей в процессе взросления организма, повышать абсорбцию минеральных веществ (например, кальция) и витаминов и утилизацию их из пищи, препятствовать и/или замедлять развитие остеопороза, стимулировать рост мышечных тканей, жизнедеятельность и/или процесс выздоровления; они могут обладать противовоспалительными свойствами, улучшать дыхание, усиливать иммунные функции, обладать противопатогенной активностью и/или ингибирующей активностью.

При необходимости к компонентам внутренней матрицы могут добавляться связующие вещества и/или пластификаторы с целью улучшения способности компонентов внутренней матрицы к сжатию. Однако может быть и так, что дополнительные компоненты и/или микроорганизмы сами по себе являются достаточно "клейкими" или обладают адгезионными свойствами, что может облегчить сжатие. В этом случае специфический "связующий компонент" можно не добавлять. Однако при добавлении одного или нескольких связующих агентов и/или пластификаторов с целью облегчения формования гранул путем сжатия предпочтительно применять ингредиенты пищевого качества.

Примеры пластификаторов могут выбираться из группы, включающей полиолы (например, глицерин, сорбит, пропиленгликоль), спирты (например, этиловый, пропиловый, бутиловый, изопропиловый, изобутиловый, бутандиол).

Примеры связующих веществ могут выбираться из группы, включающей, например, пригодные для данной цели полисахариды, например, крахмалы (нативный крахмал, крахмал восковидной кукурузы, гидролизованные крахмалы, мальтодекстрины, предварительно клейстеризованные крахмалы), полифруктозы (муку цикория, инулин), гидроколлоиды, поливинилпирролидон, оксипропилметилцеллюлозу.

Смазки могут служить для облегчения высвобождения гранул из форм для таблетирования, гранулирования или брикетирования за счет уменьшения силы трения между гранулами и формой или прессовым штампом таблетирующей машины. Более того, они могут облегчать подачу предварительно составленной смеси для гранул в загрузочную воронку и форму для таблетирования или гранулирования. Примеры смазок могут выбираться из группы, включающей стеариновую кислоту, соли стеариновой кислоты, производные стеариновой кислоты, тальк, полиэтиленгликоли, поверхностно-активные вещества и воски.

Поскольку цель настоящего изобретения состоит в добавлении гранул в пищевой продукт, то его отличительным преимуществом является то, что внутренняя матрица может содержать один, несколько или все компоненты того пищевого продукта, в который требуется добавить гранулы.

Например, если гранулы должны добавляться в корм для домашних животных, то внутренняя матрица может быть дополнена (частично или полностью) кормом для домашних животных, в который должны вводиться гранулы. Следовательно, корм для домашних животных может быть измельченным и/или сухим, термообработанным или не термообработанным и использоваться в таком виде как часть (например, в качестве наполнителя) внутренней матрицы гранул.

Соответственно, если гранулы вводятся в зерновые завтраки, внутренняя матрица может содержать зерновые. Или, если гранулы вводятся в закусочные продукты типа, например, чипсов, то внутренняя матрица может содержать картофельный крахмал или другие ингредиенты, такие как ароматизаторы, используемые для приготовления чипсов. Указанную концепцию изобретения можно расширить до любых пищевых продуктов.

Может выбираться также и влагонепроницаемый защитный слой для покрытия сжимаемых компонентов внутренней матрицы. В принципе можно выбрать любое вещество пищевого качества, обладающее водоотталкивающими или водонепроницаемыми свойствами. Квалифицированный специалист в данной области обычно без труда выберет одно или смесь пригодных для этой цели влагонепроницаемых защитных веществ. Тем не менее, ниже приводится их показательный перечень, из которого можно выбрать по меньшей мере одно такое вещество или смесь указанных веществ.

Таким образом, пригодными для данной цели влагонепроницаемыми защитными веществами могут служить, например, воски (парафин, пчелиный воск (белый или желтый), карнаубский воск, микрокристаллический воск, воск рисовых отрубей, воск на основе цетилового сложного эфира, шеллак, эмульгирующийся воск, ланолин, гидрогенизированное касторовое масло, масло жожоба), жирные кислоты (например, олеиновая кислота, стеариновая кислота, пальмитиновая кислота, лауриновая кислота) и их соли (например, натриевые, кальциевые, магниевые, алюминиевые); производные жирных кислот (например, цетилпальмитат, моно- и диглицериды уксусной, молочной, лимонной и винной кислот, лаурилсульфат натрия), сложные эфиры жирных кислот (например, изопропилпальмитат, изопропилмиристат), моноглицериды, диглицериды и триглицериды (например, МСТ масло, триглицериды на основе кокосового/пальмоядрового масла), производные моноглицеридов, диглицеридов и триглицеридов (например, полиглицериновые сложные эфиры жирных кислот, пропиленгликолевые сложные эфиры жирных кислот), растительные масла и жиры (например, рапсовое, кунжутное, кукурузное, ореховое, хлопковое, арахисовое, подсолнечное, льняное, оливковое, соевое масло, какао-масло), гидрогенизированные или отвержденные растительные масла и жиры, фракционированные растительные масла и жиры, масла и жиры животного происхождения (например, говяжий, птичий, свиной, бараний жир; например, топленый говяжий жир, топленый свиной жир (лярд), гидрогенизированные или отвержденные масла и жиры животного происхождения, фракционированные масла и жиры животного происхождения, молочные жиры (например, молочный жир, фракционированный молочный жир, топленое масло), белки (например, глютен, зеин, казеинаты натрия и кальция), фосфолипиды (например, лецитин), углеводы (например, целлюлоза и производные целлюлозы (например, оксипропилметилцеллюлоза, этилцеллюлоза, метилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза), оксипропилированный крахмал, каррагинаны, сложные эфиры сорбитана (например, моноолеат, -пальмитат, -стеарат, триолеат), минеральные масла и жиры (например, парафин), поливиниловый спирт, поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксивалерат), поли(молочная кислота), фармацевтическая глазурь, латекс, сополимер метакриловой кислоты, полоксамер, производные полиоксиэтилена, токоферолы, стеролы, каротиноиды, диметикон, сложные эфиры сахарозы и жирных кислот и сахароглицериды.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения влагонепроницаемый защитный слой представляет собой покрытие на основе липидов.

Смеси и ламинаты вышеперечисленных ингредиентов могут включать, например, казеин - ацетилированный моноглицерид, стеариновую кислоту, пчелиный воск; казеин, желатин, соевый белок, зеин - сложный эфир амилозы и жирной кислоты; зеин, альбумин, казеин, желатин, соевый белок - растительное масло; нитроцеллюлозу - воск; зеин/ламинаты растительного воска-масла.

Приготовление гранул после выбора микроорганизмов и дополнительных компонентов внутренней матрицы может осуществляться любым, пригодным для данной цели способом. В "Pharmaceutical Powder Compaction Technology" (Технология сжатия фармацевтических порошков), Alderborn G. & Nyström С., ed. Marcel Dekker, New York (1996), дается современный обзор развития науки в области технологии и материалов для производства таблеток сжатием.

Основные стадии приготовления гранул могут, как правило, включать стадии "смешивания, сушки, сжатия и нанесения покрытия". Последовательность этих стадий может варьировать в известном смысле в соответствии со здравым смыслом. Например, вышеупомянутая последовательность может быть изменена в последовательность "смешивание, сжатие, сушка и нанесение покрытия".

В качестве варианта, ингредиенты внутренней матрицы, включающие, помимо пробиотиков, влажные наполнители, (не обязательно) связующие агенты или функциональные ингредиенты, могут смешиваться и обрабатываться сжатием, при этом относительно высокое влагосодержание будет облегчать процесс сжатия. Затем полученную компактную гранулу можно подвергнуть сушке и нанести на нее покрытие.

Большинство этих стадий, например, "смешивание" и "сушку", можно разделить, например, на "смешивание только части ингредиентов, их сушку, добавление к смеси других ингредиентов, сжатие, повторную сушку и нанесение покрытия".

Как ясно из вышеприведенных параграфов, приготовление гранул согласно настоящему изобретению является довольно гибким процессом. Однако предпочтительно, чтобы незадолго до нанесения покрытия или в момент его нанесения на подвергнутую сжатию внутреннюю матрицу сама эта внутренняя матрицы имела низкий показатель активности воды (a_w), например, a_w ниже 0,3, предпочтительно - ниже 0,2, более предпочтительно - ниже 0,15.

Например, сухую смесь микроорганизмов с дополнительными компонентами готовят путем смешивания всех компонентов. Затем эту смесь можно подвергнуть сушке до a_w ниже 0,3, предпочтительно - ниже 0,2, более предпочтительно - ниже 0,15 и наиболее предпочтительно - примерно, равно или ниже 0,1. В качестве пригодного для этой цели сушильного оборудования можно использовать конвективные печи, ленточные сушилки, вакуум-сушилки, сушилки с кипящим слоем, барабанные сушилки (это только часть оборудования, которое может использоваться).

Момент сушки в способе получения гранул не является решающим. Например, сушка может проводиться и после процесса сжатия, когда сжатие облегчается за счет применения слабо увлажненных компонентов. Однако в предпочтительном варианте вышеуказанные значения a_w достигаются еще до нанесения покрытия, чтобы к концу внутри гранул с покрытием сохранялись низкие значения a_w.

Количество жизнеспособных клеток (КОЕ), добавляемое в предварительно составленную смесь для внутренней матрицы, зависит от рекомендуемой дозы потребления гранул в сутки, которая, в свою очередь, зависит от размера гранул и/или количества гранул, добавляемых в пищевой продукт. Дополнительными переменными являются плотность или окончательное распределение гранул в пищевом продукте, концентрация микроорганизмов в сухом виде, размер порции пищевого продукта (перечислены лишь некоторые из переменных).

Квалифицированный специалист в данной области по инструкции сможет рассчитать количество КОЕ, которое необходимо добавить в смесь, с тем чтобы быть уверенным в гарантированном употреблении рекомендуемой суточной дозы пробиотиков.

Если предназначенная для употребления одна гранула содержит все пробиотики полной суточной порции или если никакая другая содержащая пробиотики пища не потребляется, кроме этой одной гранулы, то указанная гранула предпочтительно должна содержать суточную дозу пробиотиков. В этом случае одна гранула должна содержать примерно от 10⁵ до 10¹⁴, предпочтительно - от 10⁶ до 10¹³, более предпочтительно - от 10⁷ до 10¹¹ КОЕ/сутки.

Альтернативно: если предполагаемое потребление гранул составляет от 2 до 10 гранул/сутки, то вышеуказанные пределы КОЕ из расчета на одну гранулу можно разделить на соответствующее число.

Выгодно рассчитывать количество вводимых микроорганизмов таким образом, чтобы поступление эффективного количества микроорганизмов достигалось за счет употребления одной или двух (не обязательно) трех порций соответствующего пищевого продукта, в который добавлены гранулы.

Если используется связующее вещество, смазка и/или пластификатор, то они могут выбираться их приведенных выше перечней. Например, глицерин в пределах от 0,15 до 20%, предпочтительно - от 0,5 до 10% от общей массы внутренней матрицы, может напыляться на поверхность компонентов внутренней матрицы и препарат пробиотиков.

При (не обязательном) использовании связующего вещества, смазки и/или пластификатора, которые можно добавлять уже на стадии составления предварительной смеси перед стадией сушки, окончательную смесь можно подвергать сжатию, например, при достаточном давлении сжатия. Обычно предполагается, что применения очень высокого давления сжатия порядка, например, много выше 10000 бар следует избегать, так как оно может привести к разрушению бактерий. Однако (пробиотические) бактерии в зависимости от их состояния (сухие, влажные, на носителе) могут выдерживать переменный режим давления.

Нижний предел давления сжатия зависит от способности внутренней матрицы к "сжатию". В принципе давление сжатия может регулироваться при соблюдении условия, чтобы сжатие обеспечивало умеренную консистенцию и/или стабильность гранулы.

Верхний предел не установлен, однако, если пищевой продукт предназначается для жевания, то давление сжатия предпочтительно подбирается таким образом, чтобы полученные сжатием гранулы были не слишком твердыми во избежание повреждения зубов.

Несмотря на то что давление сжатия можно выбираться в довольно широком диапазоне, тем не менее установлено, что предпочтительным является давление от 100 до 10000 бар, более предпочтительным - от 200 до 9000 бар и наиболее предпочтительным - от 300 до 8000 бар. Например, сжатие может осуществляться под давлением от 600 до 8000 бар. Вышеуказанные значения давления сильно зависят от состояния микроорганизмов. Если микроорганизмы все еще находятся во влажной среде, то давление выше 4500 бар может разрушить их. Однако если пробиотики присутствуют в виде спор, то можно применять более высокое давление.

Для осуществления сжатия можно использовать любое, пригодное для данной цели оборудование. Примерами могут служить роторные таблеточные (гранулировочные) прессы, эксцентриковые таблеточные прессы, одноштамповые и двухштамповые таблеточные прессы, одно- и многослойные таблеточные прессы, брикетировочные измельчители, гранулировочные измельчители.

Гранулы могут иметь объем, как указывалось выше, и любую, пригодную для данного случая адекватную или требуемую форму. Например, они могут иметь сферическую, кубическую форму, форму пирамиды, таблеток или любую классическую, модифицированную или сложную трехмерную форму. Кроме того, они могут иметь форму, которая соответствует тому пищевому продукту, в который вводятся гранулы. Например, если гранулы добавляют в корм для собак, то они могут иметь форму костей, животных, кошек или другую форму, которая хорошо сочетается с пищевым продуктом.

В зависимости от компонентов, которые сопровождают микроорганизмы, общий процесс сжатия смеси может произвольно модифицировать, дополнять и регулировать.

Если a_w сжатой матрицы еще недостаточно низок (см. указанные выше значения), то стадию сушки следует вводить перед последующей стадией нанесения покрытия (см. выше).

В этом случае покрытие может наноситься на компактные (после сжатия) гранулы, включающие внутреннюю матрицу, с целью дальнейшей защиты микроорганизмов от вредного воздействия абсорбции воды в процессе последующего хранения пищевого продукта. Покрытие может наноситься с помощью любой, пригодной для этой цели техники, например, с применением оборудования для нанесения покрытия напылением, из расплава или растворителя, машин для нанесения покрытия с кипящим слоем, барабанного или лоткового типов (это только небольшой перечень оборудования, которое можно использовать для указанной цели).

В предпочтительном варианте количество наносимого покрытия может составлять от 2 до 30%, в более предпочтительном - от 5 до 20%, в наиболее предпочтительном - от 8 до 18% от массы гранул без покрытия.

Само собой понятно, согласно предмету настоящего изобретения, что указанный процесс нанесения покрытия может осуществляться либо в одну, либо в несколько стадий и что термин "влагонепроницаемый защитный слой" обозначает либо один слой одного соединения или смеси соединений, либо множество слоев одного и более соединений с указанными защитными свойствами.

Благодаря покрытию, сушке большей части или всех компонентов внутренней матрицы и сжатию низкий показатель a_w гранул может поддерживаться в течение длительного времени.

После этого достаточное количество гранул согласно изобретению может вводиться в пищевой продукт, предназначенный для обогащения пробиотиками. Пищевой продукт может иметь влагосодержание намного выше показателя a_w гранул. Например, если гранулы добавляются в пищевой продукт с показателем a_w≥0,2, ≥0,4, ≥0,5 или даже ≥0,6, то в этом случае достигается удивительно высокая жизнеспособность микроорганизмов в течение длительного периода хранения.

Пищевой продукт может представлять собой любой пищевой продукт, к которому желательно добавить положительную функцию пробиотиков. Например, это может быть корм для домашних животных, включая лакомства. Однако это может быть любая пища, предназначенная для любого животного. Например, пищевой продукт может представлять собой пищевой продукт с твердыми включениями или пищевой ингредиент, такой, каким являются некоторые полусухие корма для домашних животных, зерновые завтраки, готовые блюда к завтраку в виде хлопьев, хрустящие или воздушные, легкие закуски, чипсы, соусы, сухое печенье, сласти, кондитерские изделия, шоколад, батончики, мюсли, быстрорастворимые напитки в виде таблеток или гранул, бульонные кубики, быстрорастворимые супы и соусы в виде таблеток или гранул, косметические изделия для ротовой полости. И, конечно, пищевой продукт может представлять собой пищевой продукт, изготовленный с ингредиентами в виде твердых частиц, такой как, например, некоторые батончики, состоящие из спрессованных твердых ингредиентов.

Как указывалось выше, количество/масса гранул, предназначенных для добавления к пищевому продукту, зависит от ряда факторов, среди которых (I) КОЕ/г гранул, (II) размер порции пищевого продукта и (III) "эффективная доза", то есть количество КОЕ, которое предпочтительно потребить для достижения требуемого эффекта. Эффективная суточная доза многих пробиотиков для многих животных составляет от 10⁷ до 10¹⁰, например, от 10⁸ до 10⁹ KOE в сутки для одного индивидуума.

Например, можно использовать только гранулы, то есть гранулы будут составлять весь пищевой продукт в целом, например, такой как лакомство или добавка. В случае корма с твердыми включениями для домашних животных это будет означать, что все частицы корма представлены исключительно гранулами согласно изобретению.

Согласно другому примеру, гранулы можно добавлять в пищевой продукт в количестве от 1 до 70%, предпочтительно - от 3 до 50%, более предпочтительно - от 5 до 30% и наиболее предпочтительно - от 8 до 20% к пищевому продукту. Это процентное количество может быть указано по массе или по количеству частиц, таких как, например, кускового корма для домашних животных.

Ниже приводятся примеры, которые служат лишь иллюстрацией к изобретению и ни в коей мере не ограничивают его сущности в рамках заявленной формулы. Авторы повторяют, что сущность настоящего изобретения базируется на том факте, что для формирования внутренней матрицы гранул можно использовать неограниченное множество пищевых ингредиентов. Количественное содержание указывается в мас.% и мас. частях, если нет ссылки на другую размерность.

Пример 1: Приготовление гранул для кормов для домашних животных

Гранулы получали путем сжатия порошка матрицы и нанесения в качестве покрытия компонента пищевого качества, обеспечивающего влагонепроницаемый защитный слой. Готовая смесь включала муку цикория, мальтодекстрин (декстрозный эквивалент DE 2-6), полувлажный корм для собак, реализуемый под торговым названием FRISKIES Vitality, связующие вещества пищевого качества и сухой бактериальный препарат штамма Enterococcus faecium.

Сначала готовили предварительную смесь из муки цикория (50% предварительной смеси) и сухого корма FRISKIES Vitality (25% предварительной смеси). Эту предварительную смесь высушивали в конвективной печи до показателя активности воды, близкого к нулю (a_w<0,01), после чего в предварительную смесь вмешивали влажный мальтодекстрин (a_w примерно 0,3; 25% предварительной смеси).

На поверхность порошкообразной предварительной смеси напыляли глицерин (3% от массы предварительной смеси) с целью пластификации поверхности частиц порошка.

Окончательную смесь составляли путем добавления бактериального препарата.

Смесь подвергали сжатию до образования гранул цилиндрической формы (диаметр: 1 см, высота: примерно 1 см) со слегка выпуклыми верхом и низом в лабораторном одноштамповом гидравлическом прессе (Beckmann PT16). Давление сжатия составляло 3 т/см². Показатель активности воды гранул составлял 0,084 при 25°С.

На половину гранул наносили влагонепроницаемое защитное покрытие на жировой основе (пастилки Witocan 42/44, Condea, France). Путем погружения гранул в расплав защитного материала наносили четыре слоя покрытия (температура примерно 50°С). Общее содержание покрытия составляло примерно 15% от массы гранул без покрытия.

Гранулы с покрытием схематически представлены на фиг.1.

Пример 2: Определение % жизнеспособных микроорганизмов после

воздействия влажности

Стабильность гранул с покрытием согласно примеру 1 сравнивали со стабильностью микрокапсулированного штамма E. faecium NCIMB 10415 (промышленного производства, торговая марка LBC-ME10), полученного от фирмы Cerbios-Pharma, Лугано, Швейцария, и содержащего примерно 5×10Е+10 КОЕ/г. Микрокапсулы содержали пробиотический штамм на стержне из сахарозы, который затем покрывался несколькими слоями неизвестных веществ (влагонепроницаемые защитные слои пищевого качества); способ получения этих микрокапсул большей частью неизвестен. Известно, что микрокапсулы способны храниться в течение длительного времени в полувлажной окружающей среде и считаются поэтому самым лучшим продуктом из всех продуктов такого рода, появившихся в настоящее время на рынке.

Таким образом, гранулы с покрытием согласно примеру 1 и микрокапсулированный штамм E. faecium NCIMB 10415 выдерживали в течение 60 дней при 30°С во влажной окружающей среде (относительная влажность 70%). Через различные интервалы времени отбирали образцы и определяли количество жизнеспособных клеток Е. faecium NCIMB 10415, содержащихся в гранулах и микрокапсулах.

На фиг.2 показан % от начального количества клеток E. faecium SF68 для обоих образцов.

Примечательно, что в случае компактных (полученных сжатием) гранул результаты были лучше, чем в случае выпускаемых промышленностью микрокапсул, особенно спустя 20 дней хранения. Отмечалось постоянное существенное снижение количества жизнеспособных микроорганизмов из выпускаемого промышленностью продукта, в то время как количество жизнеспособных микроорганизмов гранул согласно изобретению происходило заметно медленнее.

Пример 3: Приготовление различных гранул с использованием различных компонентов внутренней матрицы, покрытий и микроорганизмов

Гранулы согласно настоящему изобретению получали с различными компонентами внутренней матрицы, покрытиями и штаммами бактерий.

Штаммы бактерий, использованные в гранулах

1. Микрокапсулированный штамм Е. faecium NCIMB 10415 (выпускаемый промышленностью под торговой маркой LBC-ME10).*

2. Lactobacillus johnsonii (CNCM-1225), препарат получен сублимационной сушкой, содержит 15% аморфных углеводов.

3. Bifidobacterium lactis (DSM20215), препарат получен распылительной сушкой.**

4. S. boulardii SB20, препарат реализуется на рынке под торговой маркой Levucell SB20.**

* Получен от фирмы Cerbios-Pharma, Лугано, Швейцария.

** Получен от фирмы Christian Hansen Biosystems A/S (CHL), 10-12 Boge Allé, P.O. Box 407, DK-2970 Horsholm, Дания.

Состав внутренней матрицы и приготовление гранул:

Матрица 1:

(А) Мука цикория промышленного производства (50 мас.%), (В) Vitality® (25%, см. пример 1), (С) мальтодекстрин DE 3 (25%) (фирмы Cerestar, Франция). Компоненты (А) и (В) высушивали в печи до показателя активности воды <0,1. С помощью распылительного сопла напыляли глицерин (1-5 мас.%), в то время как сухой порошок перемешивали в барабанном смесителе с целью получения гомогенной дисперсии глицерина. Компонент (С) добавляли при нормальном уровне влажности (0,25<а_w<0,5). Затем добавляли бактериальный препарат (обычно 0,1-5 мас.% от общей массы матрицы, конечная доза в гранулах - 10⁸ КОЕ/г). Смесь подвергали сжатию под давлением 0,5 т/см² согласно способу, описанному в примере 1.

Матрица 2:

Способный выдерживать давление сжатия крахмал Cerestar DC93000 (от фирмы Cerestar, Франция).

Крахмал высушивали до a_w<0,15. С помощью распылительного сопла напыляли глицерин (1-5 мас.%), в то время как сухой порошок перемешивали в барабанном смесителе. Добавляли бактериальный препарат (обычно 0,1-5 мас.% от общей массы матрицы, конечная доза в гранулах - 10⁸ КОЕ/г). После добавления бактериальных культур смесь подвергали сжатию под давлением <0,5 т/см².

Матрица 3:

Лактоза (50 мас.%) (торговое название Pharmatose DCL 15 от фирмы DMV International, Нидерланды), мальтодекстрин DE12 (от фирмы Cerestar, Франция).

Мальтодекстрин высушивали до а_w<0,15, вмешивали лактозу. После введения бактериального препарата ((обычно 0,1-5 мас.% от общей массы матрицы, конечная доза в гранулах - 10⁸ КОЕ/г) смесь подвергали сжатию (при добавлении 1-2 мас.% глицерина).

Нанесение покрытия на гранулы

Покрытие 1: Witocan 42/44 (см. пример 1) (покрытие на липидной основе).

Покрытие 2: Sepifilm LP010 (от фирмы Seppic, Франция).

Покрытие наносили в кипящем слое в машине для нанесения покрытия Glatt GPGC-3. Sepifilm наносили в виде 15%-ного водного раствора, общее количество Sepifilm на кусковой корм = 7-15%. Давление распыления 1,5 бар, температура сушки 50°С, время нанесения покрытия и сушки 45-90 мин.

Результаты и выводы

Наилучшие результаты по сохранению жизнеспособности микроорганизмов спустя примерно 30-60 дней хранения были получены в тех случаях, когда бактериальные штаммы присутствовали в виде твердых частиц. Применение бактериальных культур в виде тонкого порошка, например, препаратов сублимационной сушки без добавления углеводов, в составе кускового корма, подвергаемого высокому давлению сжатия (>4 т/см²), рекомендуется в меньшей степени, поскольку это приводило к высоким потерям их жизнеспособности. Гранулированные препараты, например, содержащие значительное количество углеводов в бактериальном препарате распылительной сушки, работали очень хорошо.

В большинстве случаев все внутренние матрицы работали одинаково хорошо, что подтверждает возможность выбора из большого множества компонентов для внутренней матрицы. Что касается влагонепроницаемого защитного покрытия, то наилучшие результаты были получены при использовании покрытия на жировой основе, хотя и другие виды влагонепроницаемого защитного покрытия также показали удовлетворительные результаты.

Необходимо правильно наносить покрытие. Важно гарантировать качество и целостность покрытия, так как любые трещины или структурные дефекты покрытия могут привести к быстрому поглощению влаги кусками корма и соответственно к высоким потерям жизнеспособности микроорганизмов в процессе хранения.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Способ включает: смешивание препарата жизнеспособных пробиотических микроорганизмов с дополнительными компонентами, сушку до активности воды менее 0,3, сжатие смеси под давлением с получением гранул, имеющих объем, по меньшей мере, 0,02 см³, покрытие влагонепроницаемым защитным слоем при одновременном поддержании активности воды ниже 0,3 и введения гранул в жидкий, влажный или полувлажный пищевой продукт. Причем этап сжатия можно проводить перед сушкой. Способ позволяет сохранить жизнеспособность микроорганизмов в течение длительного времени. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ получения пищевого продукта, обогащенного жизнеспособными пробиотическими микроорганизмами, включающий стадии а) смешивания препарата жизнеспособных пробиотических микроорганизмов с дополнительными компонентами, б) сушки смеси до активности воды менее 0,3, в) сжатия смеси под давлением с получением гранул, имеющих объем, по меньшей мере, 0,02 см³, г) покрытия указанных гранул влагонепроницаемым защитным слоем при одновременном поддержании активности воды ниже 0,3 и д) введения указанных гранул в жидкий, влажный или полувлажный пищевой продукт.2. Способ по п.1, согласно которому активность воды составляет менее 0,2.3. Способ по п.1, согласно которому активность воды составляет менее 0,15.4. Способ по п.1, согласно которому активность воды составляет менее 0,1.5. Способ по любому из предшествующих пунктов, согласно которому дополнительные компоненты включают, по меньшей мере, часть ингредиентов пищевого продукта.6. Способ по любому из предшествующих пунктов, согласно которому давление сжатия составляет от 100 до 10000 бар.7. Способ по любому из предшествующих пунктов, согласно которому гранула содержит от 10⁵ до 10¹⁴ жизнеспособных пробиотических микроорганизмов.8. Способ получения пищевого продукта, обогащенного жизнеспособными микроорганизмами, включающий стадии а) смешивания препарата жизнеспособных микроорганизмов с дополнительными компонентами, б) сжатия смеси под давлением для получения гранул, имеющих объем, по меньшей мере, 0,02 см³, в) сушки смеси до активности воды менее 0,3, г) покрытия указанных гранул влагонепроницаемым защитным слоем при одновременном поддержании активности воды менее 0,3 и д) введения указанных гранул в жидкий, влажный или полувлажный пищевой продукт.9. Способ по п.8, согласно которому активность воды составляет менее 0,2.10. Способ по п.8, согласно которому активность воды составляет менее 0,15.11. Способ по п.8, согласно которому активность воды составляет менее 0,1.12. Способ по любому из предшествующих пп.8-11, согласно которому другие компоненты включают, по меньшей мере, часть ингредиентов пищевого продукта.13. Способ по любому из пп.8-12, согласно которому давление сжатия составляет от 100 до 10000 бар.14. Способ по любому из пп.8-13, согласно которому гранула содержит от 10⁵ до 10¹⁴ жизнеспособных пробиотических микроорганизмов.