CZ280816B6

CZ280816B6 - Sušené, na rotačním disku a mastnou kyselinou mikrokapslované bakterie

Info

Publication number: CZ280816B6
Application number: CS911446A
Authority: CZ
Inventors: William M. Rutherford; Jack E. Allen; Herman W. Schlameus; Donald J. Mangold; William W. Harlowe Jr.
Original assignee: Pioneer Hi-Bred International, Inc.
Priority date: 1990-12-31
Filing date: 1991-05-16
Publication date: 1996-04-17
Also published as: RU2096452C1; JPH06503705A; HU214778B; CA2099617C; HU9301855D0; ATE152767T1; EP0565522A1; BR9107280A; EP0565522A4; EP0565522B1; DE69126037D1; DE69126037T2; CS144691A3; PL172912B1; AR243232A1; BG61399B1; ES2100951T3; HUT68380A; DK0565522T3; GR3023476T3

Abstract

Sušené, na rotačním disku mikrokapslované bakterie, kde uvedené mikrokapslované bakterie jsou mikrokapslovány mastnou kyselinou.ŕ

Description

Vynález se týká způsobu přípravy jemných jednotlivých mikrokapslí mikroorganizmů, povlečených mastnou kyselinou, v níž mikroorganizmy přežívají.

Dosavadní stav techniky

Je známo, že určité bakterie jsou potenciálně prospěšné při jejich přidávání do živočišných krmiv. Jejich prospěšnost spočívá v tom, že poskytují přirozenou střevní mikroflóru. Některé společnosti nabízejí k prodeji probiotika, obsahující požadované bakterie. Použití probiotik má však určité problémy, spojené se stabilitou produktu. Obvykle se probiotika používají v poměrně nízkých dávkách, jsou přidávána ke krmivům v dávkách asi 1 %. Nicméně nepoužitá krmivá, obsahující probiotika nebo krmivové přísady, jsou často farmáři delší dobu skladována. Skladování se často provádí v podmínkách určité vlhkosti. V mnoha případech je vlhkost dostatečná právě k tomu, aby byly bakterie aktivovány nebo se počaly rozrůstat, ale je již nedostatečná k jejich udržení. Výsledkem je jejich zahubeni. Tím také končí účinnost probiotika. V jiných případech vyvolává přídavek antibiotik ke krmivům, obsahujícím probiotika, nebo ke krmivovým přísadám, nežádoucí interakce s bakteriemi, zvláště za přítomnosti malých množství vlhkosti, což má za následek opět úhyn bakterií. Významným problémem tedy zůstává dlouhodobá skladovací stabilita probiotik.

V US patentových spisech 2 369 218 a 3 856 699 se popisují probiotika, obsahující v kapslích mastné kyseliny, jako je kyselina stearová apod.

V dalších oblastech, kde se také jako přísady používají probiotika, například v krmivu pro kuřata, je běžné tento materiál peletizovat s probiotikem, přidaným před peletizací. Vlhkost, pocházející z páry, použité při peletizaci, může bakterie částečně aktivovat, ale může je také z důvodů nedostatečné vlhkosti pro jejich udržení při životě usmrtit. Také teplo, použité při peletizaci, může uvedené bakterie usmrtit. Také zde existuje problém kyselého prostředí žaludku, potenciálně inaktivujícího bakterie před jejich dosažením střeva. Trvá tedy potřeba takových probiotik, která uvolňují organizmy pouze v určenou dobu ve střevě, bez předčasného uvolňování organizmů, způsobeného vlhkostními podmínkami, nebo bez vlivu nežádoucích podmínek pH, které existují v trávicím traktu, předcházejícím tenkému střevu.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je způsob přípravy jemných jednotlivých mikrokapslí mikroorganizmů, povlečených mastnou kyselinou, v níž mikroorganizmy přežívají. Provádí se tak, že se připraví první přiváděný proud taveniny C₁₂ ^{až c}24 mastné kyseliny, připraví se druhý proud kultury mikroorganizmu, oba uvedené proudy se přivádějí odděleně do rotační diskové kapslovačky za získání směsi, obsahující 50 až 90 hmot. % taveniny mastné kyseliny, načež se

-1CZ 280816 B6 směs v rotační diskové kapslovače zpracuje na volně tekoucí mikrokapsle organizmů, povlečené mastnou kyselinou.

Popis obrázků

Na obr. 1, 2 a 3 je graficky znázorněna stabilita kapslovaných kmenů za použití kyseliny stearové jako uzavírací látky.

Vynález poskytuje oddělené částice bakterii, zapouzdřené mastnými kyselinami, výhodně Enterococcus faceium, zapouzdřené v kyselině stearové. Lyofilizovaná bakteriální kultura se smísí s 50 % až 90 % hmotnostními taveniny kyseliny stearové a pak se provede mikrokapslování na rotačním disku.

Předložený vynález se tedy týká lyofilizovaných mikrokapslových bakterií, zpracovaných rotačním diskovým způsobem. Výhodně se mikrokapslování provede volnými mastnými kyselinami. Existují dva významné a důležité aspekty, které odlišují tento vynález od dřívějších forem mikrokapslovaných bakterií. V první řadě je to podstata uzavírací látky, kterou je mastná kyselina. V druhé řadě je to podstata mikrokapslovacího procesu, který nepoužívá konvenčni způsob sušení postřikem, ale místo toho používá rotačně-diskový mikrokapslovací proces. Tyto dva vyznačené stupně spolupůsobí při zajištění stabilního probiotika podle vynálezu. Při použití pouze samotného jednoho z uvedených stupňů není této stability dosaženo.

Výhodnými uzavíracími činidly jsou volné mastné kyseliny o C₁₂ ^až ^C24· ¹ když lze použit směsí mastných kyselin, je výhodné použití jedné volné mastné kyseliny. Také je výhodné, aby volnou mastnou kyselinou byla nenasycená volná mastná kyselina, přičemž nejvýhodnější je kyselina stearová.

Obecně řečeno, důležité je, aby mastná kyselina měla teplotu tání menší než 75 °C, výhodně v rozmezí od 40 do 75 “C. Samozřejmě, aby byla vhodnou uzavírací látkou, musí být při teplotě místnosti v tekutém stavu. Všechny volné mastné kyseliny v rozsahu chemického popisu, uvedeného výše, splňuji tyto požadavky.

Specifikace bakterií, určených k mikrokapslování, není kritická. Nicméně zvolená specifikace je závislá na druhu probiotika, které má být vyrobeno. Obecně řečeno, výhodnými bakteriemi pro postup podle vynálezu jsou Enterococcus faceium. Je však třeba uvést, že lze použít i jiné bakterie, jako je Lactobacillus, Bacillus atd. Lze použít směsi kmenů rovněž jako individuální kmeny. Aby se zvýšila stabilita produktu, bakterie se obvykle lyofilizují před zpracováním do produktu. Přídavkem vody mohou být znovu oživeny.

V mikrokapslované hmotě, zpracované postupem, uvedeným níže, obsahuje obecně tato hmota od asi 50 % až do 90 % hmotnostních komponenty mastné kyseliny a zbytek tvoří bakteriální kultura. Při použití příliš malého množství mastné kyseliny je vzniklý potah nedostatečný pro ochranu. Na druhé straně při použití jejího příliš velkého množství bude potah příliš silný a důsledkem bude nedostatečné uvolňování ve střevě.

-2CZ 280816 B6

Mikrokapslovacím postupem v tomto vynálezu je rotačně-diskový mikrokapslovací postup. Obecné řečeno, při technologii na rotujícím disku, kaše bakterií a mastné kyseliny, vzniklá intenzivním promisením těchto komponent, se rovnoměrnou rychlostí vnáší do středu rotujícího disku z nerezové oceli. Pak je tato hmota vynášena ke kraji následkem odstředivé síly. Pak se shromažďuje v ochlazovací komoře, udržované při teplotě místnosti nebo teplotě o něco nižší, provádí se tříděni a zpracování pro balení.

I když mikrokapslování na rotačním disku je známé, není dosud známé pro použití s bakteriemi k mirkokapslování lyofilizovaných bakterií. Obecný popis mikrokapslování na rotační disku je uveden v práci Johnsona a spol., ze Southwest Research Institute of San Antonio, v Journal of Gas Chromátography, říjen 1965, str. 345-347. Dále rotační diskový enkapsulátor, vhodný pro použití v tomto vynálezu, je detailně popsán v US patentu. Sparks, 4675140, ze 23. června 1987, nazvaném Method For Coating Particles For Liquid Droplets, který je zde uveden pro úplnost.

Je důležité upozornit, že mikrokapslování na rotačním disku poskytuje zřetelné odlišné produkty, než komerční postup ve věžovém sušení postřikem. Při konvenčním věžovém sušení postřikem mají částice sklon ke shlukování, potah částic bývá nestejnoměrný a tím je výrazné ovlivněna stabilita produktu od dnů do týdnů. Při použití rotačního mikrokapslování, zejména při použití uzavíracích látek podle vynálezu, je stabilita takto zpracovaných bakterií i při vystavení určité vlhkosti a antibiotikům od tří do šesti měsíců.

Jestliže se jako uzavírací látky použijí volné mastné kyseliny podle vynálezu ve výše uvedených rozmezích, jako kapslovačky se obvykle použije 4¹' rotačního disku při rychlostech od

000 ot/min do 4 000 ot/min, výhodně od asi 2 500 ot/min do

200 ot/min, s rychlosti napájeni od 50 gramů do 200 gramů za minutu. Výhodné současně známé podmínky zahrnují použití kyseliny stearové, použití Enterococcus faceium, čtyřpalcový rotační disk, pracující při rychlosti 3 000 ot/min při napájecí rychlostí 100 gramů za minutu kaše bakterie/kyselina stearová, obsahující 35 % bakterií, 65 % kyseliny stearové. Při tomto postupu se získá produkt, mající velikost částic od 75 mikrometrů do 300 mikrometrů s výhodným obsahem částic menších než 250 mikrometrů.

Následující příklady vynález dále ilustrují, ale neomezují postup podle předloženého vynálezu. Příklady jsou popsány v návaznosti na obrázky 1,2 a 3.

Příklady provedeni vynálezu

Příklad 1

Příklad 1 souvisí s obr. 1. Znázorňuje stabilitu dvou různých kmenů Enterococcus faceium při teplotách 4 °C a 27 °C. Na obrázku 1 je uvedena stabilita zapouzdřených kmenů Enterococcus faceium, přičemž zapouzdřeni bylo provedeno na rotační diskové kapslovačce za použití kyseliny stearové a 35 % hmotnostních

-3CZ 280816 B6 kultury. Podmínky zapouzdření byly jak bylo již výše popsáno, tedy kaše, obsahující 35/65 bakterií a kyseliny stearové při teplotě 60 °C za použití čtyřpalcového rotačního disku, pracujícího při 3 000 ot/min při rychlosti napájení 100 gramů za minutu. Kultura byla zapouzdřena, umístěna do zatavených pro páry neprostupných vaků a týdně po destrukci byly odebírány vzorky pro stanovení CFU. Je zřejmé, že produkt podle vynálezu si udržuje výborné hodnoty jednotek organizmů, tvořících kolonie (CFU) během skladovacích období až do 70 dnů.

Příklad 2

Příklad 2 je nutno interpretovat v souvislosti s obrázkem

2. Na obrázku 2 je znázorněna stabilita jednotlivých zapouzdřených kmenů při smísení s krmivém obvyklého složení, obsahujícího tři antibiotika, pro drůbež. Složení je následující:

54 %	drcená kukuřice
26 %	moučka ze sojových bobů
2 %	rybí moučka, obsah vlhkosti
1,5	% dikalciumfosfát
1 %	vápenec
5,5	% sojový olej

V následujících dávkách se přidají tři antibiotika: Deccox % (454 ppm), Salinomycin (50 ppm) a monensin sodný (120 ppm).

Kultura se přidá ke směsi v množství, dosahujícím přibližné 1 χ 10⁶ CFU/g krmivá (100-150 g/t). Krmivo se plní do teplem zatavovatelných pytlů a inkubuje při teplotě místnosti. Týdně se odebírají vzorky pro stanovení CFU. Graf na obr. 2 ilustruje vynikající stabilitu.

Příklad 3

Přiklad 3 je nutno interpretovat ve spojení s obr. 3. Je dokládána stabilita kapslované směsi Enterococcus faceium v krmivu za přítomnosti různých antibiotik. Složení je následující: 60 % jemné drcené kukuřice, 30 % sojové moučky a 2 % vápence, obsah vlhkosti je asi 14 %. Kultura byla přidána v dávce asi 10⁶CFU/g krmivá. Desetilibrové podíly byly uchovávány v zatavených pytlích při 20 °C a vzorky byly týdně odebírány po 16 týdnů.

Antibiotika byla zapracována do	krmivá	v následujících dávkách:
bacitracin-methylendisalicylát	30	g/t
Carbadox	50	g/t
Chlortetracyklin	200	g/t
Lasalocid	30	g/t
Linkomycin	100	g/t
Neomycin	140	g/t
Oxytetracyklin	150	g/t

-4CZ 280816 B6

Sulfamethazin	100 g/t
Tylosin	100 g/t
Virginiamycin *	20 g/t
ASP250	100 g/t

Tabulka 1 je seznamem minimálních časů pro 1 log ztrátu jednotek, tvořících kolonie (CFU).

Tabulka 1

Doba ve dnech pro ztrátu 1 log CFU počtu při 20 °C ve směsném krmivu s obsahem 14 % vlhkosti

Antibiotika doba skladování (dny)

kontrola	103
Bacitracih	88
Carbadox	54
Chlortetracyklin	60
Lasalocid	57
Lincomycin	75
Neomycin	53
Oxytetracyklin	59
Sulfamethazin	62
Tylosin	52
Virginiamycin	112
ASP250	67
Furadox	53

Přiklad 4

V příkladu 4 je stanovena stabilita produktu po peletizaci pro použiti jako krmivo pro kuřata. Podmínky pro mikro kapslování byly stejné, jak je popsáno dříve. Podmínky, použité v této studii, byly následující:

surový protein, nejméně surový tuk, nejméně surové vlákno, nejvýše

18,0 % 5,0 % 6,0 %.

Pelety s a bez antibiotik (CTC 50 g/t) byly vyrobeny z následujících složek a za následujících podmínek.

Kukuřice, SEM, syrovátka, sojový olej, fosforečnan vápenatý, vápenec, premix stopových minerálů, vitaminový premix, selen, sí

-5CZ 280816 B6 ran mědnatý. Kultura byla přidána přibližně v množství 5 χ 10⁵CFU/g krmivá (100 až 150 g/t).

Teplota zpracování byla 70 C a pelety se odbarvovaly při 78 °C.

Pelety byly uchovávány v nezatavených pytlích a vzorky byly odebírány týdně pro stanovení CFU.

Ve všech případech nebyl peletizovaný produkt nepříznivě ovlivněn, pokud jde o stabilitu podmínkami peletizace. Peletizovaný produkt vykazoval stejnou stabilitu, jako produkt nepeletizovaný.

Z uvedeného je zřejmé, že vynález zahrnuje všechny dříve uvedené rysy.

Claims

1. Způsob přípravy jemných jednotlivých mikrokapslí mikroorganizmů, povlečených mastnou kyselinou, v níž mikroorganizmy přežívají, vyznačující se tím, že se připraví první přiváděný proud taveniny C₁₂ až C₂₄ mastné kyseliny, připraví se druhý proud kultury mikroorganizmu, oba uvedené proudy se přivádějí odděleně do rotační diskové kapslovačky za získání směsi, obsahující 50 až 90 hmot % taveniny mastné kyseliny, načež se směs v rotační diskové kapslovačce zpracuje na volné tekoucí mikrokapsle organizmů, povlečené mastnou kyselinou.

2. Způsob přípravy jemných jednotlivých mikrokapslí mikrorganizmů podle nároku 1, vyznačující se tím, že se provádí při rychlosti rotace disku 2000 až 4000 ot/min.

3. Způsob přípravy jemných jednotlivých mikrokapslí mikrorganizmů podle nároku 1, vyznačující se tím, že se provádí při rychlosti rotace disku 2500 až 3200 ot/min.

4. Způsob přípravy jemných jednotlivých mikrokapslí mikroorganizmů podle nároku 1, vyznačující se tím, že se materiál dávkuje do kapslovačky s rotačním diskem v množství 50 až 200 g/min.

5. Způsob přípravy jemných jednotlivých mikrokapslí mikroorganizmů podle nároku 1, vyznačující se tím, že se jako mastná kyselina používá kyselina stearová.

6. Způsob přípravy jemných jednotlivých mikrokapslí mikroorganizmů podle nároku 1, vyznačující se tím, že se jako mikroorganizmus používá bakterie Enterococcus faceium.