BG61399B1 - Microcapsulated bacteria - Google Patents

Description

Изобретението се отнася до микрокапсулирани бактерии, намиращи приложение като хранителни добавки.

Известно е, че някои бактерии проявяват мощен ползотворен ефект, когато се прибавят към храната на животните. Ползотворният ефект на тези бактерии се проявява в това, че те осигуряват една естествена микрофлора в храносмилателния път. Някои производители предлагат в продажба пробиотици, които съдържат желаните бактерии. При тези пробиотици обаче има затруднения при поддържането на стабилността на продукта. Характерно е, че пробиотиците се използват в твърде малки количества, като се прибавя към храната на животните приблизително около 1 %. При това често неизползвана съдържаща пробиотик храна или самата добавка за храна се съхранява от стопаните за продължителен период от време. Често съхраняването се извършва при условия, съдържащи известна влага. В много от случаите влагата точно стига за активирането на бактериите и те започват да растат, но все пак влагата не е в достатъчно количество, за да поддържа развитието им. В резултат на това те умират. С това се задържа активността на пробиотика. В други случаи прибавянето на антибиотици към съдържащата пробиотик храна или добавка за храна повлиява неблагоприятно на бактериите, особено ако са на лице малки количества влага, и така бактериите отново биват унищожени. Поради това значителен проблем представлява дългосрочното съхраняване стабилността на пробиотиците.

При други случаи, когато пробиотика се прибавя към храната на пилетата, то пелетизирането на продукта се извършва обикновено, след като пробиотика е прибавен към храната. При тези случай влагата от парата, използвана при пелетизацията, частично активира бактериите, но може поради недостатъчна влага да не поддържа тяхното развитие и в резултат на това да ги убие. Топлината при пелетизацията може също така да ги унищожи. Съществува също проблемът с киселинността на стомашната среда ,която значително дезактивира бактериите, преди те да достигнат в тънките черва.

Поради това продължава да съществува необходимостта от пробиотици, които да освобождават микроорганизмите само в подходящия момент в тънките черва, без това да става предварително поради наличието на влажни условия или неблагоприятно pH, каквито има в храносмилателния път, предшестващ тънките черва.

Задача на настоящото изобретение е да осигури пробиотици, подходящи като добавка към храната на животните, които съдържат бактерии, микрокапсулирани със специална ротационна капсулираща техника, при използване на мастни киселини като капсулиращо вещество.

Друга задача на настоящото изобретение е да осигури пробиотик, който остава стабилен в продължение на 3 до 6 месеца, без при това да се намалят съдържащите се в него микроорганизми.

Друг предмет на настоящото изобретение е да разработи метод за ротационно микрокапсулиране на сушени бактерии, при който се получават отделни сфери от покрити бактерии, без при това да се получават конгломерати и бучки от сферите на покритите бактерии.

Друг предмет на настоящото изобретение е да се получат микрокапсулирани на ротационен диск изсушени бактерии, които са свободно течливи и с които лесно се работи при смесването им в определени съотношения с храната на животните.

Друг предмет на настоящото изобретение е също да се получат микрокапсулирани Enterococcus faceium.

На фигури 1,2 и 3 графично е показана стабилността на капсулирани щамове при използване на стеаринова киселина като капсулиращо вещество.

Получени са отделни частички от капсулирани с мастна киселина бактерии, за предпочитане стеаринова киселина, като бактериите са Enterococcus faceium. Изсушена чрез замразяване бактериална култура се смесва в съотношение от 50 до 90% тегл. със стопилка от стеаринова киселина и след това се капсулира чрез ротационен диск.

Изобретението се отнася до сушени чрез замразяване бактерии, микрокапсулирани чрез ротационен диск. Предпочита се капсулите да са микрокапсулирани със свободна мастна киселина. Има два важни и от съществено зна чение аспекти на настоящото изобретение, които го отличават от предишните капсулирани бактерии. Първо, това е природата на капсулиращото средство, а именно мастната киселина. Второ, това е самият капсулиращ процес, при който не се използва обичайната техника за изсушаване чрез разпръскване, а сс прилага метод на ротационно дисково микрокапсулиране. Само съвместното действие на тези два елемента осигурява много стабилен пробиотик от настоящото изобретение. Ако се прилага всеки един от тези елементи самостоятелно, то не се постига стабилност.

Предпочитано капсулиращо средство е С до С₂₄ свободна мастна киселина. Могат да се прилагат и смеси от мастни киселини, но се предпочита използването на чиста свободна мастна киселина. Предпочита се също свободната мастна киселина да бъде ненаситена мастна киселина, като най-предпочитана е стеариновата киселина.

Най-общо, важно е мастната киселина да има температура на топене, по-ниска от 75°С, за предпочитане от порядъка на 40°С до 75°С. Естествено, тя трябва да е твърда при стайна температура с оглед да бъде ефективна като капсулиращо средство. Всички свободни мастни киселини, които отговарят на току-що дадената химическа характеристика, могат да се използват за тази цел.

Бактериите, които ще се капсулират, не са от определящо значение. Какви бактерии по-точно ще се подберат, зависи от пробиотика, който се цели да се получи. Най-общо, за целите на настоящото изобретение Enterococcus faceium е предпочитаната бактерия. Трябва да се подразбира, че други бактерии като Lactobacillus, Bacillus и т.н. могат също така да се използват. Могат да се използват както отделни щамове, така и смеси от тях. За да се подобри стабилността на продукта, в него се влагат типично изсушени чрез замразяване бактерии. Така при прибавяне на влага, те могат да сс съживят.

В микрокапсулите съгласно изобретението в съответствие с метода описан по-долу, микрокапсулираните частички съдържат около 50% до 90% тегл. мастно-киселинен компонент и останалото до 100% бактериална култура. Предпочитаното съотношение е от около 60% до около 75% мастна киселина. Ако се използва много малко мастна киселина, то покритието няма да може да осигури ефективна защита. От друга страна, ако се използва много повече от киселината, покритието ще е много дебело и няма да освобождава равномерно бактерии в червата.

Методът, използван в настоящото изобретение, е микрокапсулиране чрез ротационен диск. Най-общо, при технологията с ротационен диск, суспензия от бактериите и мастната киселина се смесват добре и получената смес се прибавя при равномерна скорост в центъра на ротиращ диск от неръждаема стомана. В резултат на центробежни сили масата се разпръсква навън. След това тя се събира в охладителна камера, в която се поддържа температурата на околната среда или малко по-ниска. След това продуктът се конфекционира и се подготвя за опаковане.

Докато ротационното дисково капсулиране е известно, не е известно използването му при бактерии за микрокапсулиране на изсушени чрез замразяване бактерии. Най-общо, описание на капсулиране чрез ротационнен диск е дадено в публикацията на Джонсън и съавтори от Югозападния Изследователски Институт в Сан Антонио в Journal of Gas Chromatography, октомври, 1965, стр.345-347. В допълнение, ротационен дисков капсулатор, който може да се използва съгласно метода на настоящото изобретение, е описан в United States Letters Patent, Sparks, 4 675 140, издаден 23 юни 1987 г. със заглавие “Метод за покриване на частички от течни капчици”.

Важно е да се подчертае, че ротационното микрокапсулиране осигурява рязко отличаващ се продукт в сравнение с този, получен от конвенционалната вертикална разпръсквателна сушилня. В обичайната вертикална разпръсквателна сушилня се получава продукт, чиито частички проявяват тенденция на сбиване, обвивката на частичките не е равномерна, поради което и стабилността на продукта може значително да се намали, дори в разстояние на дни и седмици. Когато се използва ротационен микрокапсулатор, особено с капсулиращи средства прилагани съгласно настоящото изобретение, стабилността на получаващите се бактерии, дори подложени на известна влажност и антибиотици, ще бъде много по-продължителна от 3 до 6 месеца.

Когато като микрокапсулиращо средство сс използва свободна мастна киселина съг ласно настоящото изобретение, в по-горе описаните съотношения, то като капсулатор обикновено се използва 4 инчов ротиращ диск, въртящ се със скорост от 2000 об./min до 4000 об./min , за предпочитане около 2500 об./min до 3200 об./ със скорост на захранване от 50 g/min до 200 g/min. За сега известните предпочитани условия при използването на стеаринова киселина и Enterococcus faceium, са четири инчов ротиращ диск при 3000 об./min и скорост на захранване 100 g/min със суспензията от бактерии/ стеаринова киселина при съотношение 35% бактерии и 65% стеаринова киселина. При запазване на тези условия се получава продукт с размер на частичките от 75 до 300 , като предпочитания размер е по-малък от 250 .

Следващите примери са дадени, за да илюстрират по-пълно, а не да ограничат метода на настоящото изобретение. Примерите са описани във връзка с фигури 1,2 и 3.

Пример 1. Пример 1 се отнася до фиг. 1. Той показва стабилността на продукта при два различни щама на Enterococcus faceium при температури 4°С и 27°С. Както е показано на фиг. 1, проследена е стабилността на капсулиран щам Enterococcus faceium, при който капсулирането е извършено чрез ротационен диск, а за капсулирането се използва стеаринова киселина като количеството на бактериалната култура е 35% тегл. Условията при капсулирането са същите, каквито са описани по-горе, а именно 35/65 бактерии към стеаринова киселина в суспензия и при температура 60С, използва се четири инчов въртящ се диск, който работи при 3000 об./min, а захранването се извършва със 100 g/min. Бактериалната култура се капсулира, поставя се в неопропускливи торбички, които се запояват чрез топлина и ежеседмично се проверяват за CFU. Може да се види, че продуктът съгласно изобретението отлично запазва способността си микроорганизмите да образуват колонии (CFU), дори при съхранение в продължение на 70 дни.

Пример 2. Пример 2 трябва да се разглежда във връзка с фиг.2. Фигура 2 показва стабилността на индивидуално капсулиран щам, когато се смеси в определено съотношение към храната на птици, в която има три птичи антибиотика. Храната се състои от следните компоненти в%: 54 едросмлени царевични зърна; 26 соево брашно; 2 рибно брашно със съдържание на влага 12%; 1.5 двукалциев фосфат; 1 варовик и 5.5 соево масло.

Три антибиотика се прибавят в следните тегловни количества: декокс 6% (454 ppm), салиномицин (50 ppm) и натриев момензин (120 ppm). Бактериалната култура се прибавя към сместа, така че да отдава приблизително 1 х 10⁶ CFU/g храна (100 - 150 g/ton). Храната се опакова в топлинно затворени торби и се съхранява при стайна температура. Всяка седмица се взима проба за определяне на CFU. Графиката на фиг.2 илюстрира отличната стабилност на продукта.

Пример 3. Пример 3 трябва да се интерпретира във връзка с фиг.З. Показана е стабилността са капсулирани Enterococcus faceium - на смес с храна в присъствието на различни антибиотици. Храната се състои от 60% фино натрошена царевица, 38% соево брашно и 2% варовик със съдържание на влага около 14%. Бактериалната култура се прибавя в количество приблизително 106 CFU/g храна и се смесва добре. Количества от по десет паунда се съхраняват в запоени торбички при 20С и всяка седмица в продължение на 16 недели се взимат проби от тях за анализ. Антибиотиците се включват в храната в следните количества в g/t: бацитрацин метилен дисалицилат 50; карбадокс 50; хлортетрациклин 200; лазалоцид 30; линкомицин 100; неомицин 140; окситетрациклин 150;сулфаметацин 100; тилозин 100; вирджиниамицин 20; ASP 250 - 100.

На таблица 1 са дадени минималните времена, за които се получава 1 log загуба в образуващи колонии единици (C.FU).

Таблица 1

Време в дни, за което се загубва 1 log CFU при 20С и съдържание на 14% влага в храната

Антибиотик	Време за съхранение (дни)
Контрола	103
Бацитрацин	88
Карбадокс	54
Хлортетрациклин	60
Лазалоцид	57
Линокомицин	75
Неомицин	53
Окситетрациклин	59
Сулфаметацин	62
Тилозин	52
Вирджиниамицин	112
ASP250	67
Фурадокс	53

Пример 4. В пример 4 се определя стабилността на продукта след пелетизиране, за да се използва като храна за пилета. Условията на капсулиране са описаните по-рано. Условията за изследване са както следва: суров протеин, не по-малко от 18.0% сурови мазнини, не по-малко от 5.0% сурови влакна, не повече от 6.0%

Пелетите със и без антибиотик (СТС 50 g/t) се правят със следните съставки и при след ните условия:

царевица, SEM, суроватка, соево масло, диакалциев дифосфат, варовик, следи от минерални примеси, витиминни добавки, селен, меден сулфат. Бактериалната култура се приба- ⁴θ вя приблизително в количество 5 х 10⁵ CFU/g храна (100-150 g/t).

Температурата на кондициониране е 70°С и пелетите на изхода след оцветяването имат 78°С. ⁴⁵

Пелетите се съхраняват в незатворени торбички и всяка седмица се взима проба за изследване на CFU.

При всеки от случаите пелетизираният продукт не се повлиява неблагоприятно по от- ^0 ношение на стабилността му при условията на пелетизиране. По-специално, пелетизираният продукт показва стабилност, равна на тази на непелетизирания продукт.

От тук се вижда, че изобретението отговаря на всички поставени задачи.

Claims (12)

1. Патентни претенции

   1. Бактериален продукт за хранителни цели, характеризираш, се с това, че се състои от сушени, микрокапсулирани на ротационен диск капсули от бактерии Enterococcus faecium, като бактериите са микрокапсулирани с мастна киселина и имат стабилност от 3 до 6 месеца.
2. 2. Бактериален продукт за хранителни цели съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че мастната киселина е С,,-С,, мас- ¹ 12 24 тна киселина.
3. 3. Бактериален продукт за хранителни цели съгласно претенция 2, характеризиращ се с това, че мастната киселина е стеаринова киселина.
4. 4. Бактериален продукт за хранителни цели съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че микрокапсулираните капсули съдържат 50% до 90% мастна киселина и останалото бактериална култура.
5. 5. Бактериален продукт за хранителни . .. .- 61399 цели съгласно претенция I, характеризиращ се с това, че капсулите имат размер на частиците от 75 μ до 300 μ.
6. 6. Метод за получаване на бактериален продукт за хранителни цели съгласно претенция 1 -5, характеризиращ се с това, че се получава бактериална култура от изсушени чрез замразяване бактерии Enterococcus faccium, тази изсушена чрез замразяване култура се смесва с 50 до около 90% тегл. стопена мастна киселина и сместа от мастна киселина и сушени чрез замразяване бактерии се капсулира на ротационен дисков капсулатор, като се получават отделно покрити свободно течащи капсули от бактерията, които имат стабилност на продукта от 3 до 6 месеца.
7. 7. Метод съгласно претенция 6, характеризиращ се с това, че ротационният диск работи в границите от 2 000 до 4 000 rpm.
8. 8. Метод съгласно претенция 6, харак-

   5 теризиращ се с това, че ротационният диск работи от 2 500 до 3 200 rpm.
9. 9. Метод съгласно претенция 6, характеризиращ се с това, че скоростта на захранване с материал на ротационния дисков кап-
10. 10 сулатор е от 50 до 200 g/min.

    10. Метод съгласно претенция 6, характеризиращ се с това, че мастната киселина е С,,-С„ мастна киселина.

    12 24
11. 11. Метод съгласно претенция 10, ха-
12. 15 рактеризиращ се с това, че мастната киселина е стеаринова киселина.