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增強益生菌的儲存穩定性的方法.pdf

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增強 益生菌 儲存 穩定性 方法
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摘要
申請專利號:

CN201180050229.0

申請日:

20110906

公開號:

CN103167807A

公開日:

20130619

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A23L3/00,A23L3/34,A23L2/44,A23L2/42,A23C9/13 主分類號: A23L3/00,A23L3/34,A23L2/44,A23L2/42,A23C9/13
申請人: 陶氏環球技術有限責任公司
發明人: L.洪,K.L.利希藤沃爾德,K.瑪德杜里,S.A.沙,C.J.塔克,C.沃爾福勒
地址: 美國密歇根州
優先權: US2011050514W,US37730310P
專利代理機構: 北京市柳沈律師事務所 代理人: 吳培善
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201180050229.0

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本申請描述了提供儲存穩定的含益生菌的食品或飲料的方法,包括:形成半滲透的微球體,所述微球體包括益生菌、高分子量聚合物、和有效量的抑菌劑。

權利要求書

1.一種提供儲存穩定的含益生菌的食品或飲料的方法,包括:形成半滲透的微球體,該微球體包括益生菌、高分子量聚合物、和有效量的抑菌劑,將所述微球體引入到相對高濕度的食品或飲料中,其中所述相對高濕度的食品具有大于10%的水的殘留濕氣水平,和在消費前在無冷藏下儲存所述食品或飲料至少6周。2.權利要求1的方法,其中所述益生菌經歷的菌群減少量為1log?cfu或更少。3.權利要求1的方法,其中所述高分子量聚合物是乙基纖維素。4.權利要求1的方法,其中所述高分子量聚合物是藻酸鹽。5.權利要求1的方法,其中所述微球體在飲料中。6.權利要求5的方法,其中所述飲料的pH小于5。7.權利要求1的方法,其中所述微球體在相對高濕度的食品中,所述食品的殘留濕氣水平為大于20%的水,優選為大于30%的水,優選為大于40%的水,更優選為大于50%的水。8.權利要求1的方法,其中所述微球體在相對高濕度的食品中,所述食品的水活性為大于0.6,優選為大于0.7,優選為大于0.8,更優選為大于0.9。9.權利要求1的方法,其中所述相對高濕度的食品包括寵物食品,快餐食品,健康棒,和未熟的預包裝混合物。10.權利要求1的方法,其中所述微球體具有多層組分,條件是所述微球體不包括蠟。11.權利要求1的方法,其中所述微球體的粒度小于500微米。12.提供儲存穩定的含益生菌的食品或飲料的方法,包括:提供半滲透的微球體,該微球體包括益生菌、高分子量聚合物、和有效量的抑菌劑,將所述微球體放進相對高濕度的食品或飲料中,其中所述相對高濕度的食品具有大于10%的水的殘留濕氣水平,和使水進入所述微球體,其中在無冷藏下儲存所述食品或飲料至少6周以后,所述益生菌經歷的菌群減少為1.5log?cfu或更少。

說明書

技術領域

本發明總地涉及益生菌,更具體地涉及穩定食品和飲料中益生菌的方法。

背景技術

益生菌類是活的微生物,優選為細菌,當以適當量施用于對象時,會給予對象以健康益處。一些健康益處可能是菌株特異性的,即,通過屬和類而變化,以給予益處(但是不管益處的類型),有效量的細菌在施用時必須是活著的(或活的)。由于本領域該最重要的考量,相當多的研究已經關于干燥儲存穩定性的策略以及腸覆層進行以當益生菌穿過對象的胃時保護益生菌。穩定性通常作為活細菌的減少量測量,例如,菌落形成單位(cfu)減少量的對數值減少10倍。

涉及儲存穩定性的考量,按照常規經驗,本領域技術人員致力于冷凍干燥細菌然后保持它們干燥,通常通過使用疏水覆層進行。但是,活性似乎隨時間降低,即使在干燥環境中也是如此。在其中濕度為約10%的水的環境中,活性急劇降低。例如,US2005/0266069,第[0025]段陳述,在10%水的環境中對于多種包封的益生菌,在37℃在14天中的4log減少量。食品通常描述為干燥的(理論上為0-15%的水),半潮濕的(15-70%的水),或潮濕的(70-90%)。飲料顯然是大于90%的水。正如所知,如果限于干燥環境,大的市場區域將保持對益生菌關閉,或要求給料巨大過量的益生菌,以期待有效量可幸存。

因此,需要增強具有大于10%的水的食品中或飲料中益生菌的儲存穩定性的方法。

具體實施方式

在一種實施方式中,本發明涉及提供儲存穩定的含益生菌的食品或飲料的方法,該方法包括:形成半滲透的微球體,該微球體包括益生菌、高分子量聚合物、和有效量的抑菌劑;將所述微球體引入到相對高濕度的食品或飲料中,其中所述相對高濕度的食品具有大于10%的水的殘留濕氣水平;和在無冷藏下而在消費前儲存所述食品或飲料至少6周。

在另一種實施方式中,本發明涉及提供儲存穩定的含益生菌的食品或飲料的方法,該方法包括:提供半滲透的微球體,該微球體包括益生菌、高分子量聚合物、和有效量的抑菌劑;將所述微球體放進相對高濕度的食品或飲料中,其中所述相對高濕度的食品具有大于10%的水的殘留濕氣水平;和使水進入所述微球體,其中在無冷藏下儲存所述食品或飲料至少6周以后,所述益生菌經歷的菌群減少為1.5log?cfu或更少。

"儲存穩定的"表示益生菌保留足夠的存活率以給予其健康益處。對于各益生菌的菌株,這樣的量是本領域技術人員已知的。在優選的實施方式中,益生菌經歷的菌群減少量為小于1.5log?cfu,優選為小于1.3log?cfu,更優選為小于1.1log?cfu,更優選為小于1.0log?cfu,更優選為小于0.9log?cfu,更優選為小于0.8log?cfu。

之前,本領域技術人員已經考慮到保持益生菌干燥以保持穩定性是關鍵的。申請人已經出乎意料地發現,良好的穩定性可以使用半滲透的微球體實現,條件是其中包含有效量的抑菌劑,如以下所述。"半滲透的"是指能滲透水。在一種實施方式中,滲透性根據高分子量聚合物變化。

微球體可以通過多種常規方式形成,例如通過流化床凝聚(fluid?bed?agglomeration),凝膠珠成型(gel?bead?formation),噴霧干燥,或泡沫制粒。在一種實施方式中,控制條件,使得微球體的平均粒度小于500微米。通常,將益生菌凍干,然后或涂覆、分散、或以其它方式夾帶在微球體中。在一種實施方式中,微球體具有多層組分。在多層實施方式的一種實施方式中,微球體不包括蠟。

適宜的益生菌微生物的實例包括酵母,如酵母屬(Saccharomyces),德巴利酵母屬(Debaromyces),Candidaw?Pichia和球擬酵母屬(Torulopsis);霉菌如曲霉屬(Aspergillus),根霉屬(Rhizopus),毛霉屬(Mucor),球擬酵母屬(Torulopsis),和青霉屬(Penicillium);和細菌,如屬雙岐桿菌屬(Bifidobacterium),類桿菌屬(Bacteroides),梭狀芽胞桿菌屬(Clostridium),梭形桿菌屬(Fusobacterium),Melissococcus,丙酸菌屬(Propionibacterium),鏈球菌屬(Streptococcus),腸道球菌(Enterococcus),乳球菌(Lactococcus),Kocuriaw,葡萄球菌(Staphylococcus),Peptostrepococcus,芽胞桿菌屬(Bacillus),片球菌屬(Pediococcus),細球菌屬(Micrococcus),明串珠菌屬(Leuconostoc),Weissella,氣球菌屬(Aerococcus),Oenococcus和乳酸菌(Lactobacillus)。乳酸菌的非限制性實例包括嗜酸乳(酸)細菌(L.acidophilus),食品乳桿菌(L.alimentarius),L.amylovorus,卷曲乳桿菌(L.crispatus),短乳桿菌(L.brevis),L.case4,彎曲乳(酸)桿菌(L.curvatus),纖維二糖乳(酸)桿菌(L.cellobiosus),德氏乳桿菌(L.delbrueckii),保加利亞乳(酸)桿菌(ss.Bulgaricus),香腸乳桿菌(L?farciminis),發酵乳桿菌(L.fermentum),加氏乳桿菌(L.gasseri),瑞士乳(酸)桿菌(L.helveticus),乳酸乳(酸)桿菌(L.lactis),植物乳桿菌(L.plantarum),約氏不動桿菌(L.johnsonii),L.reuteri,干酪鼠李糖乳桿菌(L.rhamnosus),L.sakei,和唾液乳(酸)桿菌(L.salivarius)。

適宜的益生菌可以獲自Jarrow?Formulas,例如,植物乳桿菌(Lactobacillus?plantarum)299v(Ideal?Bowel?SupportTM299v的活性成分;100億活生物體)或通常的益生菌,例如胚芽乳(酸)桿菌(L.plantarum),干酪鼠李糖乳桿菌(L.rhamnosus),或嗜酸乳(酸)桿菌(L.acidophilus)。

"高分子量聚合物"大于50,000的重均分子量。可以使用多種合成、天然、或改性的聚合物,包括角蛋白,酪蛋白,清蛋白,膠原質,谷蛋白,胰高血糖素,麩質,玉米蛋白,凝膠及其衍生物,源自殼質或殼聚糖的聚合物,多糖聚合物例如基于纖維素的聚合物,例如乙基纖維素,羥基乙基纖維素,羥基丙基纖維素,羥基丙基甲基纖維素,甲基纖維素,乙基羥基乙基纖維素,羧基甲基纖維素和季銨化的纖維素衍生物,淀粉及其衍生物,丙烯酸類聚合物或共聚物如聚丙烯酸酯,聚甲基丙烯酸酯及其共聚物,聚乙烯基醇,天然來源的聚合物,它們是任選衍生的,例如阿拉伯樹膠,瓜爾膠,黃原膠衍生物或刺梧桐樹膠,藻酸鹽,角叉膠,石莼聚糖(ulvanes)和其它藻類膠體,甘油氨基多糖,透明質酸及其衍生物,蟲漆,香松樹膠,達瑪脂,欖香樹脂和柯巴樹脂,脫氧核糖核酸,粘多糖例如透明質酸,軟骨素硫酸鹽,己內酰胺,短醒霉多糖,膠質,甘露聚糖和半乳甘露聚糖,和葡甘露聚糖,及混合物和/或其衍生物。盡管列出了前述實例,但是應該理解可以使用多種食品等級的高分子量聚合物。

優選的高分子量聚合物的非限制性實例包括乙基纖維素和藻酸鹽。任選地,兩種或更多種高分子量聚合物可以共混。

不希望受理論限制,抑菌劑似乎是半滲透微球體的關鍵特征。正如所附實施例所示,過少或過多的抑菌劑都會導致存活率損失。抑菌劑可以選自尼生素,癸酸,月桂酸,殼聚糖,苯甲酸鈉,富馬酸,山梨酸鉀,PABA,丙酸,TRICLOSAN,和亞油酸。

在一種實施方式中,抑菌劑是月桂酸。當抑菌劑是月桂酸時,其優選以下述wt.%范圍(相對于微球體的總重量)存在:約0.3至約15,優選為約0.3至約12,優選為約0.4至約11,優選為約0.5至約10。也可以進一步使用該范圍內的子組合。

本發明的微球體用于穩定益生菌以當結合進食品或飲料中時提供較長的保存限期。特別優選的是以下情形,其中微球體在相對高濕度的食品中,該食品的殘留濕氣水平為大于20%的水,優選為大于30%的水,優選為大于40%的水,更優選為大于50%的水。

水活性是指(在給定溫度在產品表面的水蒸氣的分壓)除以(在相同溫度高于純水的水蒸氣的分壓的飽和壓力)。在食品領域中,認為≥0.3至≤0.5的水活性是半干的,認為>0.5至≤0.7的水活性是半濕的,認為>0.7或以上的水活性是潮濕的。在過去認為,包含益生菌的半濕和潮濕的食品需要冷藏。

在一種實施方式中,微球體在相對高濕度的食品中,該食品的水活性大于0.6,優選為大于0.7,優選為大于0.8,更優選為大于0.9。

在一種實施方式中,相對高濕度的食品包括寵物食品,快餐食品,健康棒(health?bars),和未熟的預包裝混合物,例如奶粉。

在一種實施方式中,微球體在飲料中。作為參照,大多數飲料的水活性為1.0。在一種實施方式中,飲料的pH小于5。這樣的飲料的實例包括果汁和無醇飲料(蘇打水)。

實施例

以下實施例僅針對說明的目的,并不意圖限制本發明的范圍。除非另有說明,否則所有的百分比均基于重量。

實施例1

本發明的示例性微球體如下形成:用包含3.33%ETHOCEL乙基纖維素和月桂酸的穩定化材料覆蓋得自Custom?Probiotics?Inc的凍干的L.rhamnosus(100g起始重量),所述3.33%ETHOCEL乙基纖維素購自The?Dow?Chemical?Company?Midland?MI(乙氧基含量為48.0%-49.5%,在5%(80∶20甲苯∶乙醇)溶液中用Ubbelohde粘度計在25℃測得的溶液粘度為12.6-15.4cP)。將月桂酸和乙基纖維素分散在80%乙酸乙酯/20%乙醇的溶劑共混物中以形成穩定化溶液。

將穩定化溶液經流化床涂覆機使用Wurster法施用于細菌。Wurster法的特征在于使噴嘴定位在流化床的底部,該流化床是經氮氣流懸浮在流化床涂覆機室的固體粒子的流化床。該粒子跟隨在噴嘴頂部上的環狀流。噴嘴將穩定化溶液的霧化流噴灑在該粒子上,這產生均勻的微球體。設定溫度為80℃,這使得室內溫度為約55℃。流速為0.6g/min。工藝壓力為0.8巴。噴嘴壓力為1.8巴。該方法得當均勻的球形粒子,其粒度平均在500微米范圍內,經光學顯微鏡法測定。

包含在微球體中的月桂酸的所得量基于以下估算:在每次流化床涂覆試驗結束時復原的細菌量,以及在每次試驗過程中注射到室中的穩定化溶液的總量。計算微球體的組成并以wt.%范圍(相對于微球體的總重量)給出在表1中:

表1

批料 益生菌 聚合物 月桂酸 A 61.92 29.28 8.79 B 75.99 18.46 5.54

實施例2

本發明的示例性微球體如下形成:噴霧干燥含益生菌的粉末(批料D是5.4gL.Plantarum299v連同非活性成分,得自Jarrow?Formulas,通過破壞Ideal?Bowel?SupportTM299v(活性成分L.Plantarum299v;100億活生物體/膠囊)的打開膠囊獲得,批料E是7.3gL.Plantarum,得自Custom?Probiotics)與0.27g月桂酸和椰油(C=21.33g(39.5%);D=19.43g(36%)。將月桂酸和油一起熔融并與益生菌在升高溫度(40-45°C)混合。噴霧干燥制劑如下制備:使27g該混合物分散進100g?SURELEASE(ETHOCEL乙基纖維素分散體(27%固體))中,添加另外的滅菌水以調節粘度。將分散體混合物泵送至裝備在移動式副噴霧干燥器上的雙流體噴嘴噴霧器。噴嘴的空氣壓力固定在1巴和50%的流,這相當于6kg/hr的氣流。在氮氣環境中進行噴霧干燥,其中入口溫度固定在140℃,出口溫度通過調節混合物的進料速率設定在50℃±1℃。使用旋風器收集微球體,然后施加真空以移除殘留濕氣。計算微球體的組成并以wt.%范圍(相對于微球體的總重量)給出在表2:

表2

批料 益生菌 聚合物 月桂酸 C 10.0 50.0 0.5 D 13.5 50.0 0.5

粉末的所得粒度具有的中值粒度直徑為43微米,通過Coulter計算技術測定。

實施例3

本發明示例性的微球體通過凝膠珠形成。將椰油(按照批料分別為2.85g,1.5g,0.75g,和0)和月桂酸的混合物共混并在55℃熔融。將每次所得的熔體與細菌粉末(L.plantarum299v,得自Jarrow?Formulas,通過破壞Ideal?Bowel?SupportTM299v(活性成分L.Plantarum299v;100億活生物體/膠囊)(批料E和F使用0.25g的含量,批料G和H使用0.20g的含量)的打開膠囊獲得)混合。

然后使熔體/細菌粉末各自分散在10.9375g的2%藻酸鈉(KELTONE?LV,FMC生物聚合物,Mw=50000-75000Da)溶液中。然后用移液管將每個批料的液滴移入單獨的1M氯化鈣溶液中從而使藻酸鈉交聯和形成基于藻酸鹽的凝膠珠微球體,然后立即轉移進去離子水。

計算微球體的組成并以wt.%范圍(相對于微球體的總重量)給出在表3:

表3

批料 益生菌 聚合物 月桂酸 椰油 E 1.76 1.54 1.06 20.09 F 1.76 1.55 10.57 10.57 G 1.41 1.56 15.92 5.31 H 1.41 1.56 21.22 0

微球體和水的平衡(在形成后相對快速確定的百分比)。微球體的所得粒度為≥1000微米,通過光學顯微鏡法測定,但是通過微移液管或其它常規技術可以制成更小。

實施例4(對比)

對比微球體基本上通過實施例2的方法形成,所不同的是不使用月桂酸和使用21.6g椰油,下文稱為對比批料1。

實施例5(對比)

對比微球體基本上通過實施例3的方法形成,所不同的是不使用月桂酸,和使用0.25g益生菌粉末含量和3.0g椰油,下文稱為對比批料2。

實施例6

方法

初始細胞計數存活率如下評估:使100mg微球體懸浮在1ml水中并使用以下方法之一加工以釋放細菌:1)使樣品在37℃浸泡過夜并劇烈地渦動混合以釋放細菌;2)在37℃浸泡過夜之后用消毒的剃刀切斷粒子;3)使用研缽和杵研磨樣品。正如所知,對于未涂覆的對照,樣品未在水中浸泡過夜,因為無需釋放細菌。類似地,針對穩定性測試,已經在水中浸泡的物質的存活率的測試也不需要另外浸泡過夜。在加工之后,將4ml的MRS肉湯基質添加到釋放的細菌懸浮液中。然后進行連續稀釋,將100μl放在MRS瓊脂上并在37℃培養24-36小時。計算細菌菌落,報告每克微球體存活的細胞群落。

微球體基本上根據實施例1制備,并測試它們在蒸餾水中浸潤指定時期之后的存活率,如表4A所描述:

表4A

微球體基本上根據實施例2和4制備,并測試它們在蒸餾水中浸潤指定時期之后的存活率。結果給于表4B:

表4B

微球體基本上根據實施例3和5制備,并測試它們在蒸餾水中浸潤指定時期之后的存活率。結果給于表4C:

表4C

**殺菌

實施例7(對比)

微球體基本上根據實施例4制備,并測試它們相對于未包封的L.rhamnosus益生菌的吸水性。兩個樣品都保持在~30%相對濕度的濕潤室中直至樣品達到平衡質量。%質量變化表示由樣品獲得的水的量。兩個樣品的質量都具有30.4%的變化。結果表明,即使是疏水包裝也不能防止水吸收。

應該理解,本發明不限于特別公開的實施方式及其中的實例。本發明的各種修正對本領域技術人員而言是顯而易見的。在不背離所附權利要求的范圍的情況下可以進行這樣的改變和修正。

而且,每個引用的范圍包括該范圍的所有組合和子范圍,以及其中包含的具體數值。另外,本申請引用或描述的每篇專利、專利申請、和公開的公開內容全部通過參考引入本申請。

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