DE2813733A1 - Verfahren zur herstellung von nahrungsmitteln und getraenken mit einem gehalt an bifidobakterien - Google Patents

Verfahren zur herstellung von nahrungsmitteln und getraenken mit einem gehalt an bifidobakterien

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DE2813733A1 DE19782813733 DE2813733A DE2813733A1 DE 2813733 A1 DE2813733 A1 DE 2813733A1 DE 19782813733 DE19782813733 DE 19782813733 DE 2813733 A DE2813733 A DE 2813733A DE 2813733 A1 DE2813733 A1 DE 2813733A1
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Description

"Verfahren zur Herstellung von Nahrungsmitteln und Getränken mit einem Gehalt an Bifidobakterien11
Bifidobakterien kommen bekanntlich vorherrschend in der Darmflora von Brustkindern vor. Sie haben verschiedene physiologische Wirkungen, beispielsweise unterdrücken sie Fäulnisbakterien, sie hemmen die Bildung toxischer Amine, sie fördern die Verdauung des in der Muttermilch enthaltenen Caseins durch die Wirkung von Phosphoproteidphosphatase und sie hemmen das Wachstum pathologischer Mikroorganismen in Verbindung mit der Verringerung des pH-Werts im Darm durch Erzeugung von Milchsäure, Essigsäure und Ameisensäure.
Flaschenkinder hingegen besitzen im Darm sehr wenige dieser Bifidobakterien. Das wird als ein Grund dafür angesehen, dass Flaschenkinder für Darmkrankheiten anfälliger sind als Brustkinder. Um die Darmflora eines Flaschenkindes der eines Brustkindes anzugleichen, ist deshalb als Ersatz für die Muttermilch ■ eine Bifidobakterien enthaltende, pulverisierte Milch für Kinder versuchsweise hergestellt worden.
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Datei treten jedoch u.a. die nachstehend angegebenen Schwierigkeiten auf:
a) BifidoTbakterien sind ursprünglich obligatorisch anaerob, d.h. für ihr Wachstum sind strikt anaerobe Bedingungen erforderlich;
b) sie "vermehren sich auf Medien aus reiner Kuhmilch nur sehr geringfügig, wenn diese keine wachstumsfördernden Substanzen, wie Hefeextrakt oder Maisquellflüssigkeit, enthält;
c) bei einem Zusatz von wachs turns fördernden Substanzen und Reduktionsmitteln zu den Medien aus Kuhmilch wachsen sie unter den gleichen aeroben Bedingungen, wie sie für die Züchtung von Lactobacillus gelten. Jedoch sind derartige Zusätze im allgemeinen teuer und beeinträchtigen den Geschmack der erhaltenen Kulturen.
Da die.Züchtung von Bifidobakterien wegen der vorstehend angegebenen Gründe xiresentlich schwieriger als die von Lactobacillus ist, konnte bisher eine grosstechnische Herstellung von Nahrungsmitteln und Getränken mit einem Gehalt an diesen Bakterien nicht durchgeführt werden.
Es wurden daher Versuche mit dem Ziel angestellt, praktisch durchführbare Verfahren zur Züchtung von Bifidobakterien zu entwickeln, so dass Nahrungsmittel und Getränke mit einem Gehalt an diesen Bakterien zu niedrigen Preisen hergestellt werden können. Dabei wurden Bifidobacterium bifidum YIT-4002 (PERM-P 3371) und YIT-4-OO5 (FERM-P 3372) und Bifidobacterium breve YIT-4006 (J1EEM-P 3906) aufgefunden. Bei diesen Stämmen handelt es sich um Mutantenstämme (Dissozianten) von Bifidobacterium mit hochspezifischen Eigenschaften, die sich zur Herstellung von fermentierten Milchprodukten eignen.
Die vorgenannten Mutanten können sich unter aeroben Bedingungen in Medien auf der Basis von reiner Kuhmilch vermehren. Insbesondere ist der Stamm YIT-^005 so stark säureresistent, dass
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er auch bei Konservierung der Milchprodukte nicht ohne weiteres abstirbt.
Es wurde nun erfindungsgeiiiäss festgestellt, dass bei einer Züchtung der genannten Mutanten mit üblichen obligatorisch anaeroben Bifidobakterien die letzteren in reinen Kuhmilchmedien unter aeroben Bedingungen gut wachsen.
Der Gegenstand der Erfindung ist in den Patentansprüchen definiert.
Erfindungsgemäss lassen sich Nahrungsmittel und Getränke mit einem Gehalt an mehreren Spezies von Bifidobakterien herstellen, indem man einfach Bifidobakterien, die obligatorisch anaerob sind, unter aeroben Bedingungen, die denen für die sauerstoffresistenten Mutanten oder für Lactobacillus ähnlich sind, züchtet. Dieses Verfahren weist gegenüber anderen Verfahren, bei denen nur übliche Bifidobakterien oder deren sauerstoffresistente Mutanten verwendet werden, Vorteile auf, da es zu Produkten führt, die in bezug auf physiologische Aktivität und Geschmack eine günstige Eigenschaftenkombination aufweisen. Dabei werden je nach Art des Produkts und von dessen Verwendungszweck die günstigsten Spezies von Bifidobakterien mit unterschiedlichen Eigenschaften in bezug auf physiologische Aktivität, Säurebildungsfähigkeit während der Züchtung und Geschmacksbeeinflussung des Produkts ausgewählt.
Im erfindungsgemässen Verfahren können alle sauer'stoffresistenten Mutanten von Bifidobacterium verwendet werden, die in Medien auf der Basis von reiner Milch unter aeroben Bedingungen wachsen können. Beispiele dafür sind die vorerwähnten Stämme YIT-4002, ΥΙίΓ-4-005 und ΥΙΤ-Ψ006. Die wachstumsf ordernde Aktivität gegenüber obligatorisch anaeroben Stämmen unter aeroben Bedingungen ist eine gemeinsame Eigenschaft aller sauerstoffresistenten Mutanten und daher nicht auf die vorstehend genannten drei Spezies beschränkt.
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In bezug auf die Zusammensetzung der "beim erfindungsgemässen Verfahren verwendeten Kahrmedien für die gemischte Züchtung von obligatorisch anaeroben Stämmen und sauerstoffresistenten Mutanten gibt es keine speziellen Beschränkungen. Es sind auch keine speziellen Bestandteile erforderlich. Beispielsweise können beliebige Milcharten mit einer Peststoffkonzentration von 10 bis 20 Prozent verwendet werden, wie Milch, Magermilch oder aus Milchpulver hergestellte Milch. Es können auch halbsynthetische Medien ohne einen Gehalt an Milchfeststoffen verwendet werden. Da wachstumsfördernde Bestandteile, wie Hefeextrakt, Maisquellflüssigkeit und Pepton, sowie Reduktionsmittel, wie L-Ascorbinsäure und L-Cystein, nicht erforderlich sind, erhält man beim erfindungsgemässen Verfahren eine fermentierte Milch die lediglich Bifidobacterium ohne weitere Zusätze enthält. Jedoch kann das Wachstum der Bakterien durch Verwendung der vorgenannten Zusätze gefördert werden, xvenn die Mengen dieser Zusätze innerhalb von Bereichen liegen, die vom geschmacklichen Standpunkt aus vertretbar sind, oder wenn aufgrund der Art der Produkte keine geschmacklichen Probleme auftreten.
Zunächst werden Präparate von obligatorisch anaeroben Stämmen und sauerstoff resistenten Mutanten im Verhältnis von 1:1 bis 3:1 vermischt und in einer Menge von 1 bis 3 Gewichtsprozent auf die Medien überimpft. Es ist nicht erforderlich das Medium während der Züchtung unter anaeroben Bedingungen zu halten, so dass ähnliche Vorrichtungen, wie sie bei der routinemässigen Züchtung von Lactobacillus eingesetzt x^rerden, verwendet werden können.
Bei einer Züchtungstemperatur von 37°C erhält man von den einzelnen Stämmen nach einer Züchtung von 18 bis 24- Stunden im allgemeinen die maximale Menge an lebensfähigen Mikroorganismen. Während des Wachstums werden organische Säuren, wie Milch-
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säure und Essigsäure,gebildet. Bei.Fortsetzung der Züchtung "beginnt die Bakterienzahl abzunehmen, während die Säurebildung weitergeht und nach 40 bis 50 Stunden die Sättigungsgrenze erreicht. Der Züchtungsvorgang wird entsprechend überwacht und je nach dem Verwendungszweck der Kultur zu einem entsprechenden Zeitpunkt abgebrochen.
Die erhaltene Kultur kann direkt zur Herstellung von Nahrungsmitteln mit einem Gehalt an Bifidobakterien verwendet werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Konzentration und den Geschmack der Kultur zu verändern, indem man beispielsweise Süsstoffe, Fruchtsäfte, Wasser und Geschmacksstoffe zusetzt. Ferner kann die Kultur auch zu Nahrungsmittelpräparaten mit einem Gehalt an Bif idobakterien in Pulver- oder Tablettenform getrocknet werden. In bezug auf die Art und Weise der Verarbeitung der Kultur und in bezug auf die Art der Endprodukte gibt es keine besonderen Beschränkungen, sofern die Lebensfähigkeit der Bifidobakterien gewährleistet ist. Unter dem Ausdruck "Nahrungsmittel und Getränke" sind alle Produkte zu verstehen, die auf- oder eingenommen werden. Dazu gehören beispielsweise auch Arzneipräparate.
Der nachstehend aufgeführte Versuch und die Beispiele erläutern die Erfindung. Ferner sind die bakteriologischen Eigenschaften der drei erwähnten Spezies von sauerstoffresistenten Mutanten angegeben. Unter dem Ausdruck "Azidität" ist das Volumen (ml) einer 0,1 η Natriumhydroxidlösung, das zur Neutralisation von 10 ml Kulturlösung erforderlich ist, zu verstehen.
Versuch
In einen 300 ml-Kolben werden I50 ml 16prozentige, aus Milchpulver zubereitete Magermilch pipettiert. Nach Aufbringen eines Wattestopfens wird 15 Minuten bei 12O0C sterilisiert. Sodann
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wird das Medium durch Rühren in fliessendem Wasser auf 37°C abgekühlt, mit 2 Gewichtsprozent der in Tabelle I aufgeführten Bifidobacterium-Anzuchtkulturen beimpft und der statischen Züchtung bei 37°C unterworfen. Die zeitliche Abhängigkeit der Anzahl an lebensfähigen Bakterien und der Azidität werden gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengestellt.
Unter dem Ausdruck "aerobe Bedingungen" sind insbesondere die vorstehend erwähnten Züchtungsbedingungen zu verstehen. Sie entsprechen den grundlegenden Züchtungsbedingungen, %vie sie für bei der Milchverarbeitung verwendete Lactobacilli zur Herstellung von fermentierten Milch- und Käseprodukten und Getränken mit einem Gehalt an Milchsäurebakterien angewendet werden.
Die sauerstoffresistenten Mutanten von Bifidobacterium YIT-4-OO2, YIT-4005 und YIT-4006 zeigen unter aeroben Bedingungen in Medien auf der Basis von Kuhmilch alle ein ausgezeichnetes Wachstum und ergeben nach 17-stündiger Züchtung 2,3 bis 5,0 χ 10VmI lebensfähiger Organismen. Im Gegensatz dazu ergeben andere Bifidobakterienstämme (übliche, obligatorisch anaerobe Stämme) kaum einen Zuwachs an lebensfähigen Bakterien. Einige Stämme zeigen eine ausgeprägt langsame Aziditätszunähme und sterben rasch nach der Überinpfung ab.
In das auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellte Medium werden 2 Gewichtsprozent einer Anzuchtkultur, die durch "Vermischen von gleichen Volumina der einzelnen in Tabelle II aufgeführten Spezies von Bifidobacterium und einem der vorerwähnten Mutantenstämme erhalten worden sind, überimpft. Die Züchtung wird unter statischen Bedingungen bei 370C durchgeführt. Während dieser Zeit v/erden die zahlenmässige Ent-
lebensfahxgen
wicklung der/Bakterien und die Azidität gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengestellt. Bei Züchtung eines
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Gemisches aus Bifidobacterium und den vorerwähnten Mutanten nehmen die zahlenmässige Entwicklung und die Azidität von Bifidobacterium in ähnlicher Weise zu, \n.e dies für die vorerwähnten Mutantenstämme der Fall ist. Dies gilt auch in einem Medium aus reiner Milch unter aeroben Bedingungen. Es ist jedoch festzustellen, dass je nach Spezies gewisse Unterschiede auftreten.
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Tabelle I
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O OO
»~>^Züchtungs-
—-—dauer
Messung . |std.
Stamm ^""*--v^^		 0 Azidl·-
tat		 Inzahl der
lebensfä
higen Bak
terien,ml		 17 Azidi
tät		 Anzahl der
lebensfä
higen Bak
terien, ml		 24 Azidi- '
tat		 Anzahl.der
Lebensfa-
iigen Bak
terien jjnl		 41 Azidi
tät		 Anzahl dei
lebensfä
higen Bak
terien,ml
YIT-4002
YIT-4006
YIT-4005		 3,5
3,4
3,5		 4,2xlO7
730xl07
4V5X1O7 		14,4
10,0
13,9		 4,9xlO9
2,3xlO9
5,0xl09 		21;2
13,5
19,6		 4,8xlO9
8;9xl08
4,6xlO9 		27;2
17,0
25,1		 7,3xlO8
5?6xl08
3,IxIO9
B. longum
B. breve
B. adoles
B. infantis
B. bifidum		 3,6
3,6
3,4
3,5
3,4		 5,7xlO7
4,0XlO7
3,4xlO7
6,0XlO7
4,OxIO7 		5,2
6,7
4,4
4,5
5,9		 6,2XlO7
5,lxlO7
1,8XlO7
4,6xlO6
6,OXlO7 		5,4
7,8
4;6
4,8
6,6		 5,4xlO7
3?6xl07
l,2xlO7
l,2xlO6
3,9xlO7 		6,3
9,2 -
5,1
5,3
7,5		 I7OxIO7
ι,ΐχίο7
6,4xlO6
ι,οχίο5
2,4xlO7
O I
f-O 00
CO
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Tabelle II
σ
οσ
err
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——^ std·
Messung
Stamm ^^^-s^^^		 0 Azidi-
tä-t: 		Anzahl der
lebensfä
higen Bak
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lebensfä
higen Bak
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tat		 Anzahl dei
lebensfä--
higeii. Bak
terien, ml		 41 Azidi
tät—		 A.nzah.1 der
lebe-nsfä-
higen Bak
terien, ml
B. longuin
YIT-4002
gesamt 		3,5 2j5xlO7
2,2x10?
4,6xlO7 		13,9 7,7xlO8
4?7xl09
5,5xlO9 		22,8 9?2xl08
5,8xlO9
6,8xlO9 		28,6 1^8XlO8
4?2xl08
6.;5xlO8
B. breve
YIT-4002
gesamt		 3,6 7;7xl07
2?0X107
9,6xlO7 		18,5 6;5xlO9
2;0xi09
8,5xlO9 		24,5 4?8xl09
l,4xlO9
6?5xl09 		29^5 3,4xlO7
3,8xlO5
377xl07
B, ädoles
YIT-4005
gesamt		 3;4 l,7xlO7
2?7xl07
4,2xiO7 		13,4 4,0xl08
5,6xlO9
6,5XlO9 		21,0 8,9xlO8
4?9xl09
5,9XlO9 		28,4 5;6xl08
3,5xlO9
4j2xlO9
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Beispiel 1
Ein Milchmedium mit 16 Prozent Gesamtfett wird mit jeweils 1 Prozent Bifidobacterium longum (I) und Bifidobacterium bifidum (YIT-4002) (II) beimpft. Die Züchtung wird 30 Stunden unter aeroben Bedingungen bei 37°C durchgeführt. Die Gesamtzahl der lebensfähigen Bakterien der erhaltenen Kultur beträgt 2,5 x 109/ml (6,5 χ 108/ml für I und 2,0 χ 109/ml für II). Die Azidität beträgt 24,5. Die Kultur wird in einem Homogenisa tor behandelt. Sodann werden 110 Teile dieser Kultur mit 3 Teilen Saccharose, 3 Teilen Sorbit, 3 Teilen Karottensaft und 80 Teilen Wasser zu einem fermentierten Milchprodukt mit einem Gehalt an den beiden vorerwähnten Spezies vermischt.
B.eispiel 2
Ein lOprozentiges Magermilchmedium wird mit jeweils 1 Prozent Bifidobacterium bifidum (III) und Bifidobacterium breve (YIT-4006) (IV) beimpft. Die Züchtung wird unter aeroben Bedingungen 20 Stunden bei 37°C durchgeführt. Die Gesamtzahl der lebensfähigen Bakterien der erhaltenen Kultur beträgt 2,5 χ 109/ml (1,4 χ 109/ml für III und 1,9 x 109/ml für IV). Die Kultur wird als solche eingefroren und bei einem Druck von unter 2 Torr etwa 6 Stunden unter vermindertem Druck getrocknet. Man erhält ein Trockenpulver eines fermentierten Milchprodukts mit einem Gehalt an den beiden vorerwähnten Spezies.
Beispiel 3
Ein halbsynthetisches Medium der nachstehend angegebenen Zusammensetzung wird mit jeweils 1 Prozent Bifidobacterium longum (V), Bificobacterium bifidum (YIT-4005) (VI) und Lactobacillus acidophilus (VII) beimpft. Die Züchtung wird 20 Stunden bei 37°C unter aeroben Bedingungen durchgeführt.
Die Gesamtzahl der lebensfähigen Bakterien beträgt 3,6 χ
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(4,0 χ 108/ml für V, 1,0x 109/ml für VI und 1,7 x iO9/ml für VII). Die Kultur wird zur Abtrennung und Gewinnung der Zellen in eine Gefrierzentrifuge eingeführt. Sodann werden die Zellen in 30 ml eines Mediums mit einem Gehalt an 10 Prozent Magermilch, 1,0 Prozent Natriumglutamat und 1 Prozent Vitamin C dispergiert und gefriergetrocknet. Man erhält ein getrocknetes Produkt mit einem Gehalt der drei vorerwähnten Spezies. Dieses trockene Material wird mit dem 20-fachen seines Volumens an Trockenstärke versetzt und mit einer Tablettiermaschine zu Tabletten verarbeitet.
Zusammensetzung des Mediums
Vorbehandelte Maisquellflüssigkeit* 70 g
Glucose 20 g
KH2PO4 1 g
K2HPO4 2 g
Wasser 927 ml pH-Wert 7,0
* Nach Lösen von 10 Prozent Citronensäure in Maisquellflüssigkeit wird der pH-Wert mit Natriumhydroxid auf 8,0 eingestellt. Durch 10-minütige Zentrifugation bei 10 000 ü/min wird der Niederschlag entfernt.
Bakteriologische Eigenschaften der sauerstoffresistenten Mutanten von Bifidobacterium
(1) Taxonomische Eigenschaften
Es handelt sich um einen gram-positiven Bacillus, der keine Sporen bildet und innerhalb der Zelle Granula aufweist, die sich mit Methylenblau anfärben lassen. Unter dem Mikroskop lassen sich kurze keulenförmige Bacillen erkennen, die häufig gabelförmig geteilt sind. Die Kolonien sind zylindrisch, konvex oder linsenförmig. Bei*Züchtung in 12prozentiger Magermilch wird hauptsächlich Essigsäure
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und Milchsäure gebildet.
Die nachstehenden Versuche führen zu folgenden Ergebnissen:
Katalas e negativ
Milchkoagulierung positiv Gelatineverflüssigung negativ
Schwefelwasserstoff-
bildung negativ
Indolbildung negativ
Nitratreduktion negativ Kohlendioxidbildung negativ
(2) Zuckervergärung
(a) YIT-4-002 und ΪΙΜ005
Glucose, Fructose, Lactose und Galactose werden vergärt. Arabinose, Xylose, Salicin, Mannose, Mannit, Melezitose, Cellobiose, Sorbit, Inulin, Trehalose, Ehamnose, Maltose, Eibose und Sorbose werden nicht vergärt.
(b) YIT-4-OO6
Glucose, Fructose, Lactose, Galactose, Salicin, Melezitose, Cellobiose, Maltose, Eibose und Mannose werden vergärt. Arabinose, Xylose, Mannit, Sorbit, Inulin, Trehalose, Ehamnose und Sorbose werden nicht vergärt.
(3) Wachs tumsbedingungen
(a) YIT-4-002 und YIT-4-OO5
25 bis 45°C, pH-Wert 5 bis 7 (optimale Bedingungen: 36 bis 38°C, pH-Wert 6 bis 7).
(b) YIT-4006
25 "bis *2°G, pH-Wert 5 bis 9 (optimale Bedingungen: 36 bis :3°C, pH-Wert 6 bis 7).
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Aufgrund der vorstellenden Eigenschaft en werden nach Bergey's Manual of Determinative Bacteriology, 8. Auflage, 1974-1 (a) YIT-4-002 und YIT-4005 als Bifidobacterium Mfidum und (b) YIT-4006 als Bifidobacterium breve klassifiziert. Da die genannten Stämme aber neue, bei bekannten Bifidobakterien nicht vorhandene Eigenschaften aufweisen, werden sie als neue Mutanten angesehen.
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Claims (5)

VOSSIUS . VOSSIUS · HIl-IL IAUCHNER · HEUNEMANN SIEBERTSTRASSE 4 · SOOO MÜNCHEN 86 · PHONE: (O89) 474O75 CABLE: BENZOLPATENT MÜNCHEN -TELEX 5-29 45 3 VOPAT D u.Z.: M 482 3r> Case: PA-4-101 KABUSHIKI KAISHA. YAEJJLT HONSHA Tokio, Japan "Verfahren zur Herstellung von Nahrungsmitteln und Getränken mit einem Gehalt an Bifidobakterien" Priorität: 31. März 1977, Japan, Nr. 37008/1977 Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Nahrungsmitteln und Getränken mit einem Gehalt an Bifidobakterien unter Züchtung von obligatorisch anaeroben Bifidobakterien in Milch oder einem halbsynthetischen Medium und entsprechender Verarbeitung der erhaltenen Kultur, dadurch gekennzeichnet, dass man eine gemischte Züchtung von sauerstoffresistenten Mutantenstämmen von Bifidobacterium mit den.obligatorisch anaeroben Bifidobakterien durchführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als sauerstoffresxstenten Mutantenstamm Bifidobacterium bifidum ΥΙΤ-4Ό02 (PERM-P 3371) verwendet.
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INSPECTED
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als sauerstoffresistenten Mutantenstamm Bifidobacterium bifidum YIT-4005 (FERM-P 3372) verwendet.
4·. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als sauerstoffresistenten Mutantenstamm Bifidobacterium breve YIT-4006 (FEEM-P 3906) verwendet.
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DE19782813733 1977-03-31 1978-03-30 Verfahren zur herstellung von nahrungsmitteln und getraenken mit einem gehalt an bifidobakterien Granted DE2813733A1 (de)

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