DE2520128A1

DE2520128A1 - Stabilisierte trockenkulturen von milchsaeure produzierenden bakterien

Info

Publication number: DE2520128A1
Application number: DE19752520128
Authority: DE
Inventors: Randolph Stanley Porubcan; Robert L Sellars
Original assignee: Chr Hansens Laboratory Inc
Current assignee: Chr Hansen Inc
Priority date: 1974-10-23
Filing date: 1975-05-06
Publication date: 1976-04-29
Also published as: GB1469218A; AU8014475A; DK141822B; NO751586L; CA1041929A; SE422079B; US3897307A; NO146542C; DK199975A; AU473243B2; FR2299404A1; SE7507580L; NL7505227A; CH596302A5; BE828181A; DK141822C; NO146542B; FR2299404B1; IT1049418B

Description

Chr. Hansen ¹S Laboratory, Inc.
9o15 Vest Maple Street
Milwaukee, Wisconsin, V.St.A.

Stabilisierte Trockenkulturen von Milchsäure produzierenden Bakterien

Die Erfindung betrifft stabilisierte, getrocknete Kulturmedien-Feststoffe, die ein Konzentrat lebensfähiger, harmloser, Milchsäure erzeugender Bakterienzellen liefern, hergestellt durch Trocknen einer diese Zellen zusammen mit anderen, am Ende des Inkubierens einer Kultur dieser Zellen in einem wässrigen, Nährstoffe enthaltenden Medium vorhandenen Feststoffen enthaltenden fermentierten Kultur, wobei das Medium auf einen Feuchtigkeitsgehalt unter 5 Gewichtsprozent nach dem Einstellen des pH-Werts auf einen für die Stabilität der Zellen beim Trocknen günstigen pH getrocknet worden ist.

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?S20128

Kulturen von Milchsäurebakterien für die kommerzielle Herstellung von Käse werden gewöhnlich durch Einfrieren der Kultur mit flüssigem Stickstoff konserviert, die notwendigerweise in gefrorenem Zustand gelagert und verteilt wird. Eine solche kryogene Konservierung ist einigermaßen zufriedenstellend, wo die Hersteller der Kultur und die Käsefabriken die notwendigen Einfrier- und Kühlanlagen haben und unterhalten. Eingefrorene Kulturen bestimmter Milchsäurebakterien werden auch für die gewerbliche Erzeugnung von Yoghurt und Acidophilus-Milch eingesetzt. Für die Heimerzeugung von Yoghurt und Acidophilus-Milch befriedigen eingefrorene Kulturen aufgrund ihrer Kosten und der mit ihnen verbundenen Handhabungsprobleme nicht.

In Europa und den Vereinigten Staaten wurden deshalb in der Praxis getrocknete Kulturen von Yoghurt und Acidophilus produzierenden Bakterien für die Heimverwendung gewerblich vertrieben. Mit solchen getrockneten Kulturen trat ein ' ernstes Problem der Lagerungsstabilität auf. Selbst wenn die getrockneten Kulturen oft von den Einzelhändlern unter Kühlung gehalten werden, besitzen die Produkte abzulehnend kurze Lagerzeiten. Die Zahl lebensfähiger Bakterien nimmt stetig mit der Zeit während der Kühllagerung ab. Ohne Kühlung werden die getrockneten Kulturen rasch inaktiviert. Um sicher zu stellen, daß genügend lebensfähige Zellen vorhanden sind, um Yoghurt und Acidophilus-Milch nach den Anweisungen der Hersteller zu erzeugen, war es notwendig, 5o bis 2oo % Überschuß an den Zellen vorzulegen. Dies erhöht die Kosten und macht die Gebrauchsanweisungen ungenau.

Ähnliche Überlegungen gelten für die Herstellung und den Vertrieb von Yoghurt und Acidophilus-Bakterien in Form von Tabletten für oralen Verbrauch. Die tablettierten trocknen Zellen müssen unter Kühlung gelagert werden, aber selbst ^!

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so erleiden sie nit dor Zeit Einbußen an Lebensfähigkeit der Zellen. Folglich muß der Hersteller, wenn die Tabletten als eine bestimmte Minimalzahl an aktiven Zellen pro Tablette enthaltend deklariert werden, sicherheitshalber einen Überschuß an Zellen zum Zeitpunkt der Herstellung der Tabletten einbringen, um dadurch sicher zu stellen, daß die Angabe zutreffend bleiben wird, während das Erzeugnis beim Einzelhändler lagert»

Bislang war bekannt, daß handelsüblich getrocknete Kulturen von Milchsäure erzeugenden Bakterien für die Lagerung bei Raumtemperatur nicht ausreichend stabil waren. Eine An~ gemessene Lagerungsdauer konnte nicht aufrecht erhalten werden, es sei denn, die Kulturen wurden unter Kiihltemperaturen gelagert. Die Erfindung ermöglicht nun erstmals den Vertrieb und Einzelhandel getrockneter Yoghurt- und Acidophilus-Kulturen für den Heimgebrauch und tablettierter Yoghurt- und Acidophilus-Bakterien ohne Kühlung·

Der hier gebrauchte Ausdruck "Milchsäurebakterien" bezieht sich auf die große Klasse harmloser, Milchsäure erzeugender Bakterien, Im allgemeinen besitzen solche Bakterien die Fähigkeit, einfache Kohlenhydrate, wie z.B. Lactose oder Glucose, zu fermentieren, wobei Milchsäure wenigstens eines, und üblicherweise das am häufigsten vorhandene der Fermentationsprodukte ist. Zu solchen Milchsäurebakterien gehören die folgenden: Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris, Streptococcus diacetylactis, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus bifidus, Lactobacillus casei, Lactobacillus lactis, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus thermophilus, Lactobacillus fermetii und Pediococcus cerevisiae.

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Ohne die Erfindung hierauf zu beschränken, ist sie doch besonders geeignet und besonders vorteilhaft zur Herstellung stabilisierter, getrockneter bakterieller Konzentrate von S. thermophilus, L. bulgaricus und L. acidophilus. Die Bakterien S. thex'mophilus und L. bulgaricus werden manchmal als Yoghurt-Bakterien bezeichnet oder erwähnt und werden in den Vereinigten Staaten gewöhnlich zur Erzeugung von Yoghurt verwendet. In bestimmten europäischen Ländern werden S. thermophilus und L. acidophilus zur Yoghurt-Herstellung eingesetzt. In den Vereinigten Staaten ist eine Yoghurt-Kultur gewöhnlich ein Gemisch von S, thermophilus und L. bulgaricusj» Im Rahmen dieser Erfindung jedoch wird der Ausdruck "Yoghurt-Bakterien" allgemeiner verwendet und soll einen oder , mehrere der Stämme L. bulgaricus, S. thermophilus oder L. acidophilus oder eine Kombination von zwei oder drei dieser Spezies einschließen.

Bei der praktischen Durchführung der Erfindung wird eine i Rein- oder Mischkultur der gewünschten Milchsäure erzeugenden Bakterien in einem flüssigen Medium gezogen, das ein befriedigendes Wachstum der beteiligten Kultur(en) ergibt. Ein solches Medium kann sich zusammensetzen aus Protein oder Proteinfraktionen, verschiedenen fermentierbaren Kohlenhydraten, Wachstumsstimulantien, anorganischen Salzen, Kuffern usw; oder das Medium kann sterile Vollmilch, Magermilch, Molke oder andere natürliche Substrate oder deren Kombinationen sein. Das Kulturmedium kann erhitzt oder sterilisiert sein, um ein befriedigendes Wachstum zu fördern. Nach der erwünschten Hitzebehandlung, dem Kühlen und Beimpfen läßt man die Kultur sich unter im allgemeinen optimierten In-

kubationsbedingungen der Zeit und Temperatur entwickeln. In Abhängigkeit von den zu kultivierenden Organismen können die Inkubationszeiten im Bereich von 4 bis 48 h liegen und die

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Temperaturen zwischen 15 und 5o C variieren. Auch kann os wünschenswert sein, den pH und gelösten Sauerstoff zu steuern bzw. zu kontrollieren. Wenn befriedigendes Wachstuni erreicht worden ist, wird die Kultur in ihrem Kulturmedium auf O bis 15 °C abgekühlt.

Im allgemeinen sind an der zur Gewinnung lebensfähiger Zellen von Milchsäure produzierenden Bakterien verwendeten Methode keine neuen Stufen beteiligt, sondern sie wird entsprechend üblichen Verfahren zum Kultivieren solcher Bakterien durchgeführt. Nachdem eine befriedigende Bakterienpopulation in einem geeigneten Kulturmedium erzielt worden, ist, kann der pH der Brühe für die Gewinnung eines getrockneten Produkts niedriger als erwünscht sein. Typischerweise liegt der End-pH im Bereich von 4,4 bis 5,4· Vor dem Trocknen der Fermentationsbrühe ist es vorteilhaft, ein alkalisches Mittel zuzusetzen, wie z.B. Natriumhydroxyd, um den pH höher auf einen Wert einzustellen, der für die Stabilität der Bakterien günstiger ist. Im allgemeinen ist es, wie bislang üblich, wünschenswert, den pH nach oben gegen den Neutralpunkt(pH 7) einzustellen, wobei die Ginstellung wenigstens auf pH 5,8 erfolgt. Jedes für Nahrungsmittel akzeptable Alkali kann eingesetzt werden (NaOH, KOH, NH₄OH, Ca(OH)₂ usw.). Eine Einstellung auf einen pH von etwa 6,0 bis 6,5 wird bevorzugt. Beispielsweise kann der pH durch Zusatz von Natriumhydroxyd auf einen pH von etwa 6,2 erhöht werden. Sollen andere Zusätze in das Kulturmedium eingebracht werden, die seinen pH beeinflussen, wie z.B. stabilitätserhöhcnde Mittel gemäß der Erfindung, kann die pH-Einstellung in bequemer Weise zuletzt erfolgen.

Vor dem Trocknen der Zellen im Kulturmedium wird die Kombination der die Stabilität steigernden Mittel zugesetzt. Eine

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Ascorbat-Verbindung ist eines der wesentlichen zusammen- _; wirkenden, die Stabilität steigernden Mittel zur Erzielung der erhöhten Stabilität. Der Ausdruck "Ascorbat-Verbindung'¹, wie er hier in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet wird, bezieht sich auf L-Ascorbin- _; säure (Vitamin C) und seine wasserlöslichen genußfähigen Salze. Solche "genußfähigen¹¹ Salze sind die Salze, welche ■ zur Verwendung in menschlichen Nahrungsmitteln zugelassen und von Nahrungsmittelqualität sind. Die Asoorbatverbindung sollte in einer Menge auf molarer Basis entsprechend k bis 2o Gewichtsteilen L-Ascorbinsäure auf jeweils too Teile getrockneter Peststoffe im Kulturmedium, nämlich dem Trockengewicht der Bakterienzellen zuzüglich dem Trockengewicht der anderen Feststoffe im Kulturmedium, eingebracht sein. Auf der gleichen Basis wird das zweite, die Stabilität < steigernde Mittel in einer Menge auf molarer Basis entsprechend 1,5 bis 2o (oder bevorzugt 3 bis 15) Teilen Mononatriumglutamat auf loo Teile der genannten Gesatnttrockenfeststoffe im Fermentationsmedium zugesetzt. Die hier verwendeten Ausdrücke "Glutamat-Verbindung" und "Asparaginet-Verbindung" beziehen sich (a) auf Glutaminsäure und ihre genußfähigen wasserlöslichen Salze bzw. (b) Asparaginsäure und ihre genußfähigen wasserlöslichen Salze. Eine Glutamatverbindung wird bevorzugt, die am bequemsten als Mononatriumglutantat zugesetzt werden kann.

Wird das Kulturmedium durch Gefriertrocknung getrocknet, ist es wünschenswert, ein Gefrierschutzmittel einzubringen. Geeignete bekannte Gefrierschutzmittel umfassen Inosit, Sorbit, Mannit, Glucose, Saccharose, Maissirup, DMSO, Stärken und modifizierte Stärken aller Arten, PVP, Maltose oder andere Mono- und Disaccharide. Die zugesetzte Menge kann im Bereich von 1,0 bis 3oo g/l Kultur liegen, in Abhängigkeit von dem besonderen Mittel. Eine wirksame Menge sollte eingesetzt wer-

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den, um die ZeilSchädigung beim Gefrieren auf ein Minimum zu senken. Wird eine andere Trocknungsmethode angewandt, wie z.B. ein Wärmetrocknungsverfahren, wird das Gefrierschutzmittel nicht verwendet,und im allgemeinen kann jedes der verschiedenen Verfahren zum Trocknen von Bakterien oder nützlichen, verwertbaren biologischen Materialien zu einem Pulver eingesetzt werden. Sie umfassen Gefriertrocknung, Sprühtrocknen, Walzen- und/oder Vacuumpfannentrocknung. Bei der praktischen Durchführung der Erfindung sind die bevorzugten Trocknungsverfahren das Gefrier- oder Sprühtrocknen·

Weitere Vorteile, Merkmale und Ausführungsformen, wichtige und unerwartete Ergebnisse der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung der Versuche A, B, C und den Tabellen zu entnehmen.

Versuch A

Zwei 2ooo - ml-Mengen rekonstituierter, nicht fetter Milchfeststoffe (nachfolgend als nfMP abgekürzt, 12 %) wurden mit einer aktiven MilchSubkultur von L. acidophilus zu 1,0 % beimpft und für 8 h bei 4o °C (iod °F) inkubiert. Beide Kulturmengen wurden an diesem Punkt auf 8 C (45 F) abgekühlt. Der pH-Wert beider Kulturen lag unter 5|0 nach dem Inkubieren und Kühlen. 6o min vor dem Gefriertrocknen·wurde eine Zweitausend -ml -Menge mit 5o % NaOH auf pH 6,55 eingestellt, die andere (Kontrollprobe) bei pH 4,77 belassen. Beide wurden sodann gefriergetrocknet. Die Lagerungsbeständigkeit bei 21 ⁰C der anfallenden getrockneten Pulver zeigt Tabelle A. Eine Analyse der Zahl der lebensfähigen Organismen wurde nach der Standardplattenzählmethode für lebensfähige Organismen unter Einsatz eines Standard-Yoghurt-Agar als Plattenmedium durchgeführt. Die Platten wurden bei 37 ⁰C für 72 h

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inkubiert.

Tabelle A

Probe

(L.acidophilus)

pH 4,77
(keine Einstellung)

pH 6,55

Zahl lebensfähiger Organismen auf der Platte nach O Tagen

72,6 χ 10' 87,6 χ Io

8 8

Zahl lebensfähiger Organismen nach 2o Tagen

0,4 χ Io
2o,9 x

Versuch B

Die Bedingungen und Verfahren waren die gleichen, wie im Versuch A, mit der Ausnahme, daß nur eine Zweitausend-ml-Menge hergestellt wurde. Dieser wurden 25 g Mononatriumglutamat
(MNG) zugesetzt, der pH wurde auf 6,55 mit 5o % NaOH eingestellt· Nach einer Wartezeit von 6o min zur Gleichgewichtseinstellung wurde das die L, acidophilus-Zellen enthaltende Fermentationsmediuni gefriergetrocknet. Die Lagerungsbeständigkeit wurde bei 21 ⁰C mit den folgenden Ergebnissen ermittelt:

Tabelle B

Probe

(L »acidophilus)

pH 6,55
+MNG

Zahl lebensfähiger Organismen auf der Platte nach O Tagen

78,2 χ Io

Zahl lebensfähiger Organismen nach' 2o Tagen

17,2 χ lo⁸

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Versuch C

Ähnliche Bedingungen wie in Versuch A wurden angewandt, nur wurden diesmal beide Zweitausend-ml-Rengen auf pH 6,oo vor dem Gefriertrocknen eingestellt. Eine Zweitausendnil-Menge erhielt auch 25 g L^Ascorbinsäure (vor der pH-Einstellung zugemischt). Der pH von 6,oo wurde anstelle von 6,55 wegen der sich ergebenden geringeren Feuchtigkeitsgehalte in dem Pulver angewandt. Beide wurden gefriergetrocknet. Die Lagerungsbeständigkeit bei 21 ⁰C der anfallenden getrockneten Pulver ist in Tabelle C wiedergegeben.

	Tabelle C	Zahl lebensfähiger Organismen nach 2o Tagen
	Zahl lebensfähiger Organismen auf der Platte nach O Tagen	8,6 χ Io
Probe (L.acidophilus)	α Il4,o χ Io	39,6 χ lo⁸
pH 6,	113,6 χ lo⁸
pH 6, + 25 g	Versuch D

\|OO
,OO L-Ascorbin- säure

Zweitausend ml Lracidophilus-Kultur wurden wie in Versuch A hergestellt, nur wurde der pH auf 6,oo, wie in Versuch B, mit 5o % NaOH nach Zugabe von 25 g L-Ascorbinsäure und 25 g Mononatriumglutamat (MNG) eingestellt. Die Probe wurde gefriergetrocknet. Die Ergebnisse einer Untersuchung zur Lagerungsbeständigkeit sind in Tabelle D zusammengestellt.

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- Io -

Tabelle D

Probe Zahl lebensfähiger Zahl lebensfeihiger

,_ . . . ._ ν Organismen auf der Organismen nach (L.acxdophxlus) _{Platte nach 0} Tagen 2o Tagen

pH 6,00 99»3 + 25 g Ascorbinsäure + 25 g M

io

9o,3

Die vorstehenden Versuclisergebnisse können leichter nach der folgenden zusammenfassenden Tabelle verglichen werden.

Gesanit-Tabelle
(Versuche A, B, C und D)

Behandlung

keine

nur pH-Einstellung

pH-Einstellung + MNG

pH-Einstellung + Ascorbinsäure

+ MNG

Jo- Abnahme der Zahl lebensfähiger Organismen auf der Platte während der Lagerung für 2o Tage bei 21 C

99,45 % 84,27 % 78,00 % 65,14 %

9,o6 Ji

Weitere, an die gewerbliche Ausübung angepaßte Ausführungsformen der Erfindung sind in den folgenden Beispielen I bis IV wiedergegeben. Darin sind die negativen Kontrollen, als "Alte Methode" bezeichnet, nur zu Vergleichszwecken enthal-

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ten, die als "Neue Methode" bezeichneten Verfahren verkörpern erfindungsgemäfie Ausführungsforrnon.

Beispiel I

Zwei ZKcitausend-ml-Mengen rekonstituierter, nicht fetter Milch (12 % nfM) wurden für 12 min auf Il6 ⁰C erhitzt. Sie wurden dann auf ko C getempert und zu 1,0 % mit einer geeigneten Kultur von Lactobacillus bulgaricus inokuliert, welche etwa 1 Milliarde leben sfa'higer Zellen pro ml enthielt» Die beiden so beimpften Mengen wurden dann bei ko C für 8 h inkubiert, worauf sie rasch in Eiswasser auf 5 C abgekühlt wurden. Eine der fermentierten 2ooo-ml-Kulturen wurde mit "Neue Methode" bezeichnet und erfuhr die folgende Behandlung: ko g Ascorbinsäure, 25 g Mononatriumglutamat (MNG) und 25 g Inosit wurden unter konstantem Rühren zugesetzt; der pH wurde dann auf 6,Io mit einer 5° 'eigen Natriumhydroxydlösung eingestellt. Der anderen fermentierten 2ooo-ml-Kultur, mit "Alte Methode" gekennzeichnet, wurde keine solche Behandlung zuteil· Diese letztere Kultur soll als Kontrolle betrachtet werden. Die beiden Kulturen wurden dann in herkömmlicher Weise gefriergetrocknet, und die anfallenden Pulver wurden bei 21 ⁰C gelagert, und geeignete Zählungen lebensfähiger Organismen auf der Platte wurden auf Hansen's Yoghurt Agar sofort, nach einem, zwei und drei Monaten durchgeführt. Die Ergebnisse sind nachfolgend in Tabelle X zusammengestellt:

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	Tabelle I	7 ^.1 χ Io'	••Neue Methode·· (Zahl lebensfähiger Organismen pro g)
	(L.bulgaricus)	<1 χ lo⁷	33 x l·⁸
Lagersjeit bei ' 21 ⁰C	"Alte Methode" (Zahl lebensfähiger Organismen pro g)	7 <1 χ lo'	34 χ lo⁸
D O 12 x Io (unmittelbar nach dem Trocknen)	Beispiel II	29 χ lo⁸
1 Monat		25 χ lo⁸
2 Monate
3 Monate

Es wurde das gleiche Vorgehen wie für Beispiel I angewandt, mit der Ausnahme, daß Lactobacillus helveticus der Versuch sorganismus war· Die Lagerungsergebnisse der angefallenen gefriergetrocknetenPulver sind nachfolgend in Tabelle II wiedergegeben:

Lagerzeit bei 21 ⁰C

Tabelle II (L* helveticus)

"Alte Methode" (Zahl lebensfähiger Organismen pro g)

(unmittelbar nach dem Trocknen)

1 Monate

2 Monate

3 Monate

k? x Io

11 χ lo

1,3 x lo

<l,o χ lo

'•Neue Methode" (Zahl lebensfähiger Organismen pro g)

55 x Io

39 χ Io

40 χ Io 36 χ Io

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Beispiel III

Das in Beispiel I ausgeführte Vorgehen wurde mit den folgenden Ausnahmen angewandt: zwei lo.ooo-ml-Mengen rekonstituierter, nicht fetter Milch (l6 % nfM) wurden als Kulturmedien eingesetzt; Lactobacillus acidophilus war der Versuchsorganismus; die beiden anfallenden fermentierten Kulturen wurden auf einem kleinen Sprühtrockner einer

Beschickungsgeschwindigkeit von 12 bis 15 ml/min,einer

Düsengeschwindigkeit von 3«5 kg/cm und einer Austrittstemperatur von 5o bis 6o C sprühgetrocknet.

Die Lagerungsergebnisse dieser beiden Arten sprühgetrockneter Pulver sind nachfolgend in Tabelle XII zusammengestellt:

Tabelle III (L. acidophilus)

Lagerungszeit bei "Alte Methode" "Neue Methode"

21 ⁰C (Zahl lebensfähiger (Zahl lebensfähiger

Organismen pro g) Organismen pro g)

(unmittelbar nach ^{l6 X 1}^ ^{lo? X} ¹^

dem Trocknen

c. ο

1 Monat ί.\ χ Io 57 x Io

2 Monate «ti χ 1ο^σ 11 χ Ιο

3 Monate 4.1 χ Ιο⁶ 3 x lo⁸

Beispiel IV

Das in Beispiel I ausgeführte Verfahren wurde mit den folgenden Ausnahmen angewandt: Streptococcus cremoris war der Versuchsorganismus; Inkubation bei 21 °C l6 h; 2o g Ascorbinsäure, 12,5 g Mononatriumglutamat und 12,5 8 Inosit wurden

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pro 2ooo ml der fermentierten Kultur zugesetzt; der pH wurde auf 6,25 mit einer 5o !«igen Natriumhydroxydlosung eingestellt; eine unbehandelte Kultur wurde noch als Kontrolle verwendet; die Kulturmedien wurden als 2 Zweitausend-ml-Mengen rekonstituierter,nicht fetter Milch (16 % nfM) hergestellt; ein Standard-Milchagar (Ellikers lactic agar) wurde eingesetzt, um die Zahl lebensfähiger Organismen auf der Platte zu ermitteln. Die Ergebnisse sind nachfolgend in Tabelle IV zusammengestellt·

Lagerungszeit bei C

Tabelle IV (S. cremoris)

»Alte Methode" "Neue Methode» (Zahl lebensfähiger (Zahl lebensfähiger Organismen pro g) Organismen pro g)

(unmittelbar nach dem Trocknen)

Monat Monate

37 x Io

1.1 χ lo'

1.2 χ io-

36 χ Io

6,6 χ Io 1,3 χ Io

Beispiel V

Die Bedingungen und Maßnahmen waren die gleichen wie in Beispiel I, mit der Ausnahme, daß 23 S Natriumasparaginat an Stelle des MNG eingesetzt wurden·

Tabelle V (L.bulgaricus)

Lagerungszeit bei "Alte Methode"

⁰C (Zahl lebensfähiger Organismen pro g)

"Neue Methode" \ (Zahl lebensfähiger Organismen pro g)

(unmittelbar nach dem Trocknen)

Monat

12 χ Io

χ lo'

22 χ Io

19

Io

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2	Monate	<	1	X	lo?	19	X	lo⁸
5	Monate			X	lo⁷	17	X	to«

Wie in den vorstehenden Beispielen veranschaulicht, werden vor dem Trocknen beide die Stabilität erhöhenden Mittel in das Kulturmedium eingebracht und der pH eingestellt. Bequetnerweise kann der pH zuletzt eingestellt werden, da der Zusatz der die Stabilität erhöhenden Mittel eine geringe pH-Änderung hervorruft. Diese Zusätze sollten im flüssigen Medium gelöst werden, um mit den Zellen vor dem Trocknen in wirksame Berührung zu kommen. Eine kurze Wartezeit nach der Zugabe der Stabilität-erhöhenden Mittel und nach der pII-Einiellung ist wünschenswert· Den Zellen sollte die Gleichgewichtseinstellung mit den Zusätzen ermöglicht werden. Die minimale Wartezeit wurde nicht ermittelt, aber im allgemeinen ist es wünschenswert, die Zellen mit den gelösten Zusätzen ?o bis 6o min oder länger in Berührung zu kalten. Bei der gewerblichen Durchführung wurde eine Wartezeit von 1 bis 2 h angewandt. Eine längere Wartezeit ist nicht erforderlich. Das die Zusätze enthaltende Kulturmedium wird vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen O und 15 °C gehalten, wobei die angewandte Temperatur keine Gefriertetnperatur und eine solche ist, bei der die Zellen gegen einen Verlust an Lebensfähigkeit geschützt sind. Wird die gewerbliche Weiterverarbeitung der flüssigen Kultur zum Trockenprodukt verzögert, wie z.B. über Nacht, kann unter den angegebenen Kühlbedingungen weiter aufbewahrt werden. In Gegenwart der Zusätze und bei der Lagerung bei Nicht-Gefrier-Temperatur unter 15 C bleiben die Zellen in dem Kulturmedium auch nach mehreren Tagen Lagerzeit lebensfähig. Es gibt jedoch keinen Grund für einen Aufschub des Trocknens, und üblicherweise wird die Kultur innerhalb weniger Stunden

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- ID -

(2 bis 6 h) nach dem Einbringen der Zusätze gefrier- oder sprühgetrocknet.

Der Ausdruck "getrocknet", wie er hier verwendet wird, soll sich auf Produkte beziehen, die nicht mehr* als 5 Gewichtsprozent Feuchtigkeit enthalten. Solche Produkte, i*ie sie anfangs anfallen, liegen in Form eines feinen Pulvers oder als Granula vor. Gewöhnlich kann entweder durch Gefriertrocknen oder durch Sprühtrocknen der durchschnittliche Feuchtigkeitsgehalt des anfallenden Produkts auf wenigstens 2,5 bis 3,5 Gewichtsprozent gesenkt werden. Es gibt keinen minimalen Feuchtigkeitsgehalt für das Trockenprodukt, obgleich es in der Praxis schwierig ist, Produkte zu erzeugen, die weniger als etwa 1 bis 2 Gewichtsprozent Wasser- enthalten. Bevorzugt enthalten die stabilisierten, getrockneten Konzentrate von Milchsäure erzeugenden Bakterienzellen, wie sie erfindungsgemäß erzeugt werden, weniger als 3,5 Gewichtsprozent Wasser, z.B. 2,5 bis 3 % Feuchtigkeit.

Wo die Herstellung von Tabletten aus den stabilisierten trockenen Konzentraten mit einer hohen Zahl an lebensfähigen Zellen erwünscht ist, kann das stabilisierte getrocknete Material mit einem Tablettierzucker, wie z.B. Lactose oder Saccharose, gemischt werden, der vorzugsweise in Granula tform vorliegt, womit er der Funktion als Tablettenbindemittel angepaßt ist. Z.B. können 5 bis Io Gewichtstei-Ie der stabilisierten, getrockneten, das Zellkonzentrat enthaltenden Fermentationsfeststoffe mit 9o bis 95 Teilen des Tablettierzuckers gemischt und das gebildete Gemisch in Standardtablettiermaschinen zu Tabletten verfortnt werden.

Herkömmliche Gefriertrocknungs- und Sprühtrocknungsausrüstung kann für die Zwecke der Erfindung eingesetzt werden. In den

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vorstehenden Beispielen wurde die Gefriertrocknung mit einem von Alloy Products, Inc., Waukesha, Wisconsin, hergestellten Gefriertrockner und die Sprühtrocknung tnit einem Nichols/Niro laboratory-Sprühtrockner durchgeführt.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1) Stabilisierte, getrocknete Kulturmedien-Feststoffe, die ein Konzentrat an lebensfähigen, harmlosen, Milchsäure erzeugenden Bakterienzellen liefern, hergestellt durch Trocknen einer diese Zellen zusammen mit anderen am Ende der Inkubation einer Kultur der Zellen in einem wässrigen, Nährstoffe enthaltenden Medium vorhandenen Feststoffen enthaltenden fermentierten Kultur, wobei das Medium.auf einen Feuchtigkeitsgehalt unter 5 Gewichtsprozent getrocknet wurde, nachdem sein pH auf einen für die Stabilität der Zellen beim Trocknen günstigen pH eingestellt worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Feststoffen eine Kombination von die Stabilität steigernden Mitteln, enthaltend (a) eine Ascorbat-Verbindung aus der Gruppe der L-Ascorbinsäure und ihren genußfähigen, wasserlöslichen Salzen und (b) ein zweites, die Stabilität steigerndes Mittel aus der Gruppe der Glutaminsäure, Asparaginsäure und deren genußfähigen, wasserlöslichen Salzen, enthalten ist, wobei die die Stabilität erhöhenden Mittel in der fermentierten Kultur zum wirksamen Kontakt mit den Zellen vor dem Trocknen gelöst waren und in Mengen, bezogen auf Mol-Basis, von k bis Io Gewichtsteilen L-Ascorbinsäure und, für das zweite Mittel, von 1,5 bis 2o Gewichtsteilen Mononatriumglutamat auf jeweils loo Teile des Trocken-Gesamtgewichts der Zellen und der anderen Fermentationsfeststoffe enthalten sind,

2) Stabilisierte, getrocknete Kulturmedien-Feststoffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite, die Stabilität steigernde Mittel in einer Menge entsprechend, auf Mol-Basis, 3 bis 15 Gewichtsteilen Mononatriumglutamat

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pro loo Teilen des Trocken-Gesamtgewichts dor Zellen und der anderen Fermentationsfeststoffe vorliegt,

3) Stabilisierte, getrocknete Kulturmedien-Peststoffe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite, die Stabilität erhöhende Mittel eine Glutamatverbindung ist·

4) Stabilisierte, getrocknete Kulturmedien-Feststoffe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite, die Stabilität erhöhende Mittel Mononatriumglutainat ist.

5) Stabilisierte, getrocknete Kulturmedien-Feststoffe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Baterienzellen aus der Gruppe Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus acidophilus und deren Gemischen ausgewählt sind.

6) Stabilisierte, getrocknete Kulturmedien-Feststoffe nach einem der Ansprüche 1 bis d, dadurch gekennzeichnet, daß die Bakterienzellen Lactobacillus helveticus sind.

7) Stabilisierte, getrocknete Kulturmedien-Feststoffe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bakterienzellen Streptococcus cremoris sind.

8) Stabilisierte, getrocknete Kulturmedien-Feststoffe nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß sie durch Sprühtrocknen der fermentierten Kultur gewonnen sind.

9) Stabilisierte, getrocknete Kulturmedien-Feststoffe nach einen der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekonnzeichnet, daß

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sie durch Gefriertrocknen der fermentierten Kultur gewonnen sind und eine wirksame Menge eines der fermentierten Kultur vor dem Gefriertrocknen zugesetzten Gefrierschutzmittels enthalten.

10) Stabilisierte, getrocknete Kulturmedien-Feststoffe nach einem der Anpsrüche IMs ?, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite, die Stabilität erhöhende Mittel Glutaminsäure oder eines ihrer genußfähigen, wasserlöslichen Salze enthält und in einer Menge entsprechend, auf Mol-Basis, 3 bis 15 Gewichtsteilen Mononatriumglutamat auf je loo Teile des Trocken-Gesamtgewichts der Zellen und der anderen Fermentations-Feststoffe zugegen ist.

11) Stabilisierte, getrocknete Kulturmedien-Feststoffe nach Anspruch Io, dadurch gekennzeichnet, daß die Ascorbat-Verbindung L-Ascorbinsäure ist.

12) Stabilisierte, getrocknete Kulturmedien-Feststoffe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Glutamat-Verbindung Mononatriumglutamat ist.

13) Stabilisierte, getrocknete Kulturmedien-Feststoffe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bakterienzellen Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus, und/oder Lactobacillus acidophilus sind.

14) Stabilisierte, getrocknete Kulturmedien-Feststoffe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dakterienzellen Lactobacillus helveticus sind.

15) Stabilisierte, ^trocknete Kulturmedien-Feststoffe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bakterienzel-

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-alStreptococcus cremoris sind.

16) Stabilisierte, getrocknete Kulturmedien-Feststoffe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die fermentierte Kultur durch Sprühtrocknen gewonnen ist.

17) Stabilisierte, getrocknete Kulturmedien-Peststoffe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die fermentierte Kultur durch Gefriertrocknen gewonnen und eine wirksame Menge eines der fermentierten Kultur vor dem Gefriertrocknen zugesetzten Gefrierschutzmittels enthalten ist.

I 1

United States Patent π«]

Porubcan et al.

P ruf stoff

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STABILIZED DRY CULTURES OF LACTIC ACID-PRODUCING BACTERIA

Inventors; Randolph S. Porubcan, West AIHs; Robert L. Scllars, Waukesha, both ofWis.

Assignee: Chr. Hansen's Laboratory, Inc.,

Milwaukee, Wis.

Filed.

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Primary Examiner—A. Louis Monacell
Assistant Examiner—C. A. Fan

ABSTRACT

The stability of dried cultures of lactic acid-producing bacteria is potentiated by incorporating in the fermented culture, prior to drying thereof, a combination of ascorbate with either glutamate or aspartate. These co-acting potentiators can be added as free acids or as water-soluble salts. The invention has particular utility in home use preparations; namely, in stabilizing dried cultures of Yogurt and/or acidophilus bacteria, either prepared as a powder for home fermentation application, or prepared as tablets for oral consumption. In general, the invention can be employed in the preparation of any dried lactic acid producing bacterial culture, including cultures for the commercial manufacture of cheese and related food products.

17 Claims, No Drawings

609818/0931