ES2176338T5 - Composiciones probioticas. - Google Patents

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Abstract

SE MUESTRA UNA COMPOSICION PROBIOTICA QUE ES PARTICULARMENTE UTIL PARA LA INCLUSION EN PRODUCTOS ALIMENTICIOS Y MEJORAR SU VALOR ALIMENTICIO. LA COMPOSICION CONTIENE UNO O MAS MICRORGANISMOS PROBIOTICOS COMO BIFIDOBACTERIUM Y UN VEHICULO PARA TRANSPORTARLOS AL INTESTINO GRUESO U OTRAS ZONAS DEL TRACTO GASTROINTESTINAL. EL VEHICULO ES UN ALMIDON RESISTENTE MODIFICADO O NO MODIFICADO, ESPECIALMENTE UN ALMIDON DE AMILOSA ALTA, QUE ACTUA COMO ELEMENTO CRECIMIENTO O MANTENIMIENTO PARA LOS MICRORGANISMOS EN EL INTESTINO GRUESO U OTRAS ZONAS DEL TRACTO GASTROINTESTINAL.

Description

Composiciones probióticas.
Ámbito de la invención
Esta invención se refiere a composiciones nutritivas, y en particular a composiciones para el suministro y mantenimiento de microorganismos probióticos al y en el tracto gastrointestinal, y en especial al y en el intestino grueso. En el sentido en el que se las utiliza en esta memoria descriptiva, las expresiones "probióticos" o "microorganismos probióticos" significan un suplemento alimenticio microbiano vivo que afecta beneficiosamente al animal huésped mejorando su equilibrio microbiano intestinal. Ésta es la definición dada por R. Fuller (AFRC Institute of Food Research, Reading Laboratory, R.U.) en Journal of Applied Bacteriology, 1989. 66, pp. 365-378. "Probiotics in Man and Animals - A Review".
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Antecedentes de la invención
Es la opinión de muchos científicos que la salud y el bienestar de las personas pueden ser influenciadas positiva o negativamente por los microorganismos que habitan en el tracto gastrointestinal, y en particular en el intestino grueso. Mediante la producción de toxinas, subproductos metabólicos, ácidos grasos de cadena corta y productos similares, estos microorganismos afectan el estado fisiológico del huésped. La constitución y la cantidad de la microflora intestinal pueden ser influenciadas por estados de estrés inducido por enfermedad, por el estilo de vida, por los viajes y por otros factores. Si puede fomentarse que microorganismos que afectan positivamente la salud y el bienestar del individuo pueblen el intestino grueso, esto debería mejorar el bienestar fisiológico del huésped.
La introducción de microorganismos beneficiosos, o probióticos, es normalmente llevada a cabo mediante la ingestión de los organismos en bebidas, yogures, cápsulas y en otras formas de tal manera que el organismo llega en un estado viable al intestino grueso.
Ha sido demostrado por Englyst H.N. y otros. (1987) "Polysaccharides breakdown by mixed populations of human faecal bacteria", EMS Microbiology Ecol 95: 163-71, que la fermentación bacteriana de almidón resistente en el intestino grueso produce elevados niveles de ácidos grasos de cadena corta, particularmente de tipos beneficiosos tal como los consistentes en propionato y butirato.
El presente inventor se ha percatado de que sería deseable no tan sólo suministrar microorganismos probióticos al intestino grueso, sino también aportar un medio que sirva para fomentar el crecimiento de los microorganismos cuando llegan al intestino grueso.
Sorprendentemente, se ha descubierto que los almidones resistentes modificados o no modificados pueden servir tanto de medio para transportar los microorganismos probióticos al intestino grueso como de medio de cultivo para los microorganismos suministrados a la región de destino del intestino grueso. En el sentido en el que se la utiliza en esta memoria descriptiva, la expresión "almidón resistente" incluye las formas definidas como RS1, RS2, RS3 y RS4.
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Descripción de la invención
En consecuencia, esta invención se refiere a una composición probiótica como se define en la reivindicación 1.
En un aspecto amplio, el almidón resistente sirve de vehículo para transportar los microorganismos probióticos al intestino grueso. La introducción de esos microorganismos en el intestino grueso es beneficiosa, como se ha explicado anteriormente. Además, al estar presente en el intestino grueso, el almidón resistente servirá de fuente de nutrición para los microorganismos que ya estén presentes en el intestino grueso.
En un enfoque más preciso, pueden ser seleccionados algunos microorganismos probióticos para que los mismos sean capaces de utilizar el almidón resistente como fuente de nutrición. Así, el almidón resistente servirá tanto como de vehículo como de fuente de nutrición para esos microorganismos probióticos.
Hay una variedad de microorganismos probióticos que son adecuados para ser utilizados en esta invención, incluyendo levaduras tales como las del género Saccharomyces y bacterias tales como las de los géneros Bifidobacterium, Bacteroides, Clostridium, Fusobacterium, Propionibacterium, Streptococcus, Enterococcus, Lactococcus, Staphylococcus, Peptostreptococcus y Lactobacillus. La invención no queda sin embargo limitada a estos microorganismos específicos. El experto en la materia entenderá y reconocerá los microorganismos que pueden ser incluidos en las composiciones de la invención.
Están enumeradas en la Tabla 1 cepas específicas que han sido probadas y de las que se ha comprobado que son adecuadas para ser utilizadas en esta invención.
TABLA 1
1
Los microorganismos probióticos pueden ser usados en esta invención en una variedad de formas incluyendo los concentrados, los concentrados congelados y el material liofilizado.
En una forma preferida, los microorganismos probióticos pueden ser liofilizados en forma de suspensión con el almidón resistente. Para las composiciones de este tipo, el almidón resistente puede actuar como un crioprotector.
Típicamente, el almidón resistente puede ser incorporado a un nivel de un 2-20% en peso. En dependencia de la cantidad de almidón resistente añadida se verán afectadas la velocidad de secado y la consistencia y las características de rehidratación de los productos finales. Será típicamente usado un nivel de aproximadamente un 5% de sólidos secos totales, a pesar de que pueden ser usadas concentraciones más altas para mejorar las propiedades de la torta seca.
En otra forma, pueden usarse microorganismos probióticos en forma de material liofilizado con almidón resistente en un proceso de extrusión para formar un producto granular. Para preparar esta forma de composición es importante asegurarse de que la temperatura de la extrusión no sea tan alta como para afectar de manera adversa la viabilidad de los microorganismos. Una manera de lograr esto es la de aportar el almidón resistente junto con una grasa de punto de fusión superior al interior de una extrusionadora con zonas mantenidas a una temperatura lo suficientemente alta como para mantener al material en fusión. En zonas subsiguientes más frías de la extrusionadora es aportada una suspensión de microorganismos probióticos junto con una grasa de punto de fusión inferior. Esto resulta en una mezcla eficaz con la mezcla de grasa y almidón resistente. La extrusión es entonces llevada a cabo a través de una matriz convenientemente refrigerada. La grasa fundida puede ser un aceite vegetal hidrogenado o una mezcla de aceites vegetales hidrogenados y no hidrogenados, tal como aceite de palma, que tiene un punto de fusión de más de 50ºC pero presenta una alta plasticidad a temperaturas situadas dentro de la gama que va de aproximadamente 35ºC a 40ºC. Es deseable que el (los) aceite(s) sea(n) estable(s) y no oxidante(s).
El porcentaje de mezcla de la grasa o del aceite de bajo punto de fusión en la extrusionadora puede estar situado dentro de la gama de porcentajes que va de un 0 a un 10%. Pueden usarse cantidades mayores cuando se requieran determinadas características tales como la de una distribución mejorada en toda la matriz del alimento.
Pueden ser añadidos otros ingredientes para estabilizar la mezcla.
La mezcla de almidón resistente con microorganismo probiótico puede ser en cualquier proporción, y preferiblemente en la proporción de al menos 1:1:1 (almidón resistente:bacterias en forma liofilizada:aceite/grasa). Alterando la proporción de almidón resistente:aceite/grasa, puede mejorarse la fluidez de la mezcla.
En otra forma, los microorganismos probióticos pueden ser microencapsulados con el almidón resistente. Un típico proceso de microencapsulación requiere el precalentamiento de un aceite de bajo punto de fusión típicamente a menos de 50ºC, y preferiblemente a menos de 40ºC, por encima de su punto de fusión. Bajo condiciones de bajo cizallamiento, es añadida y dispersada una cantidad de microorganismos probióticos liofilizados tal como de un 10%. El almidón resistente es añadido en una cantidad de por ejemplo un 20% del aceite junto con otros ingredientes y agentes aglutinantes tales como gelatina y gomas.
La dispersión es entonces pulverizada al interior de la cabeza de una torre de refrigeración para permitir que se formen y se endurezcan partículas uniformes con un tamaño de promedio situado típicamente dentro de la gama de tamaños de 20-200 micras (en dependencia de la aplicación).
Las cuentas de células viables del producto microencapsulado final pueden ser del orden de 10^{8}-10^{12} microorganismos por gramo. Además de las formas anteriormente consideradas, los microorganismos probióticos pueden ser presentados en otras formas, incluyendo las de mezcla, enfriamiento por pulverización, atrapamiento y adherencia.
En términos generales, los microorganismos probióticos serán incluidos con el almidón resistente en una proporción de aproximadamente 10^{2} cfu (cfu = unidades colonizadoras) por g de almidón resistente o más, con preferencia de aproximadamente 10^{5} o más, y con la máxima preferencia, de aproximadamente 10^{7} o más. Como máximo será utilizada en general una proporción de no más de aproximadamente 10^{12} cfu por gramo de almidón resistente.
En esta invención se usan almidones resistentes químicamente modificados. La ventaja del almidón resistente en una composición probiótica es la de que el mismo no es digerido hasta llegar al intestino grueso. El almidón resistente proporciona por consiguiente un sustrato que está directamente disponible para la fermentación por parte de los microorganismos probióticos en cuanto los mismos llegan al intestino grueso. Una forma preferida de almidón resistente es un almidón rico en amilosa, y en particular los almidones ricos en amilosa que se presentan y describen en los documentos WO94/03049 y WO94/14342.
En los documentos WO94/03049 y WO94/14342 están descritos almidones ricos en amilosa que son almidones resistentes e incluyen almidón de maíz que tiene un contenido de amilosa de un 50% en peso o más, y en particular de un 80% en peso o más, almidón de arroz que tiene un contenido de amilosa de un 27% en peso o más; y determinadas gamas de tamaños granulares de almidones que tienen un contenido de amilosa de un 50% o más y un contenido de almidón resistente incrementado, incluyendo estos almidones los de maíz, cebada, trigo y legumbres. Esta invención no queda sin embargo limitada a estas formas de almidón resistente. Por ejemplo, otras formas de almidón resistente son obtenidas de fuentes tales como plátanos y patatas.
Las composiciones de la invención pueden ser preparadas de forma tal que los microorganismos probióticos y el vehículo sean presentados en combinación. Como alternativa, el microorganismo probiótico y el vehículo pueden ser presentados en cada una de dos partes separadas. En esta forma, ya sea la parte que contiene los microorganismos probióticos o bien la parte que contiene el vehículo puede ser consumida en primer lugar, para ser seguida poco después por la otra parte.
Es ventajoso modificar químicamente el almidón para, por ejemplo, alterar la densidad de carga o la hidrofobicidad del gránulo y/o de la superficie del gránulo para incrementar la compatibilidad de unión entre el microorganismo y el almidón resistente. Las modificaciones químicas tales como la eterificación, la esterificación, la acidificación y procesos similares son bien conocidas en esta técnica como adecuados tratamientos químicos.
Puede ser también útil modificar el grado de susceptibilidad enzimática del almidón resistente a base de alterar la conformación o estructura del almidón. Los ejemplos incluyen la dilución ácida o enzimática y la unión química usando reactivos bifuncionales.
Una modificación útil es la amilólisis de los almidones ricos en amilosa para producir gránulos de almidón caracterizados por picaduras o erosiones que pueden extenderse desde la superficie hasta el interior de los gránulos. Estas picaduras permiten la entrada de las enzimas al núcleo del gránulo de almidón que es solubilizado, cuyo núcleo es más susceptible a la acción enzimática.
Los gránulos de almidón erosionados no tan sólo tienen una incrementada área superficial para la fijación de los microorganismos, sino que permiten también la encapsulación y el atrapamiento de microorganismos en el interior del gránulo. Esta última propiedad contribuye a la protección de los microorganismos, facilitando con ello su transporte al intestino grueso.
Queda también dentro del alcance de esta invención la técnica de someter a los almidones resistentes tratados enzimáticamente a modificación química como se ha descrito anteriormente.
Además de las modificaciones químicas, enzimáticas y enzimático-químicas anteriormente mencionadas que pueden serle efectuadas al almidón resistente, los microorganismos probióticos pueden ser unidos químicamente al almidón resistente usando materiales tales como reactivos bifuncionales o reactivos polifuncionales. Son ejemplos de reactivos de estos tipos el glutaraldehído y el trimetafosfato sódico, respectivamente.
Se prefiere este último reactivo, puesto que el mismo es una sustancia química de calidad alimentaria.
A pesar de que las composiciones de la invención pueden ser ingeridas directamente o usadas como aditivo en conjunción con comestibles, se comprenderá que pueden ser incorporadas a los de una variedad de comestibles y bebidas, incluyendo, aunque sin carácter limitativo, yogures, helados, quesos, productos horneados tales como pan, galletas y pasteles, comestibles lácteos y sucedáneos de comestibles lácteos, productos de confitería, composiciones de aceite comestible, comestibles para untar, cereales para desayuno, zumos y productos similares. Quedan englobados dentro del significado del vocablo "comestibles" en particular los comestibles que pueden ser clasificados como comestibles funcionales, es decir "comestibles que son de aspecto similar al de los comestibles convencionales y están destinados a ser consumidos como parte de una dieta normal, pero han sido modificados para desempeñar funciones fisiológicas que van más allá de las de satisfacer las necesidades que son satisfechas por los simples nutrientes" (Informe sobre la Política de la NFA del 7/94) (NFA = Autoridad Nacional para los Alimentos).
Análogamente, las composiciones de la invención pueden ser presentadas en formas de dosificación, tal como en una cápsula.
En términos generales, el almidón resistente en combinación con los microorganismos probióticos será presentado en forma seca. Sin quedar limitadas a éstas, las formas de secado que son adecuadas incluyen las siguientes: secado por pulverización, liofilización y secado en lecho efervescente.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es una fotografía de microscopía óptica de Bifidobacterium asociadas a una fuente de almidón resistente (gránulos de almidón rico en amilosa) antes de la incubación anaeróbica a 37ºC;
la Figura 2 es una fotografía de microscopía óptica como la de la Figura 1 tras la incubación;
la Figura 3 es una fotografía de microscopía óptica como la de la Figura 1 tras la degradación durante la incubación;
la Figura 4 es una fotomicrografía electrónica de exploración que muestra almidón resistente intacto (gránulos de almidón rico en amilosa);
la Figura 5 es una fotomicrografía electrónica de exploración que muestra la erosión externa del gránulo de almidón como resultado del tratamiento con alfa-amilasa y pululanasa bacteriana termoestable;
la Figura 6 es una fotomicrografía electrónica de exploración del gránulo de almidón tratado enzimáticamente fracturándose en torno a la picadura;
la Figura 7 es una fotomicrografía electrónica de exploración de un gránulo tratado enzimáticamente y fracturado que presenta una región nuclear hueca;
la Figura 8 es un gráfico de la producción de ácidos grasos volátiles para almidón resistente (almidón de maíz Hi ("Hi-maize")) y Sigma-amilosa al ser éstos fermentados con una serie de bacterias;
la Figura 9 es un gráfico del perfil del crecimiento de bifidobacterias referido al tiempo usando una serie de sustratos de almidón resistente; y
la Figura 10 es un gráfico del perfil del crecimiento de B. bifidum y Cl. butyricum referido al tiempo usando una serie de sustratos de almidón resistente.
Modos de llevar a cabo la invención
Una forma que puede adoptar el almidón resistente de esta invención es la del almidón erosionado o picado. Se describe a continuación un ejemplo de la preparación de tal almidón haciendo referencia a las Figuras 4 a 7.
Preparación de Productos de Amilólisis a partir de Gránulos de Almidón de Maíz Rico en Amilosa
Una lechada que contenía 2000 gramos de almidón de maíz rico en amilosa (maíz Hi, o "Hi-maize" (marca comercial), obtenido de la Starch Australasia Ltd.) (con un 12,5% de humedad) y agua (7000 ml) fue ajustada a pH 6,0 usando solución de hidróxido sódico (0,65M). La lechada fue calentada hasta 85ºC en un baño de agua. En este punto fue añadida en los Experimentos 2, 5 y 6 la alfa-amilasa bacteriana termoestable Termamyl. En la Tabla 2 están indicados los datos experimentales.
Tras haber transcurrido 60 minutos, la temperatura de la lechada fue reducida hasta 60ºC, y (I) el pH fue ajustado a 4,5 usando ácido clorhídrico (10M), antes de la adición de la mezcla de glucoamilasa fungal y pululanasa bacteriana llamada Dextrozyme, o bien (II) el pH fue ajustado a 5,0 antes de la inclusión de la pululanasa bacteriana Promozyme (Tabla 2). La lechada fue en ambos casos mantenida a 60ºC por espacio de 20 horas.
El pH fue entonces incrementado hasta pH 6,0 usando solución de hidróxido sódico (0,65M), y la parte insoluble fue recuperada utilizando un embudo Büchner equipado con un papel filtro Whatman 54. El material recuperado fue lavado con 7 litros de agua destilada y fue entonces secado en una estufa de tiro forzado por ventilador a 50ºC.
N.B.- Termamyl - endo-alfa-amilasa termoestable del Bacilo licheniformis
Pululanasa -
pululanasa termoestable de Bacillus sp.
Glucoamilasa -
de Aspergillus niger (todas las enzimas son de la Novo Nordisk Bioindustrial Pty Limited)
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TABLA 2
2
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Fueron determinados los niveles de fibra dietética y de almidón resistente para los almidones de cada uno de estos experimentos, estando los resultados de ello indicados en la Tabla 3.
TABLA 3
4
En cada caso es evidente que el tratamiento enzimático ha redundado en un considerable incremento del contenido de almidón resistente, mientras que los niveles de fibra dietética se han mantenido en esencia.
Los resultados de tales tratamientos enzimáticos están claramente ilustrados en las Figuras 5, 6 y 7 acompañantes, en particular al compararlas con los gránulos de almidón no tratado de la Figura 4.
Los almidones modificados preparados de esta manera pueden ser combinados fácilmente con microorganismos probióticos para formar composiciones de la invención.
Se describe a continuación un ejemplo de la preparación de una forma extrusionada de las composiciones de la invención.
Perfil del Equipo
- Perfil del husillo de la extrusionadora de 5FS, 3FP (30º), 2RP (30º), 2FS, 5FP (60º), 3RP (60º), 3FS, 3FP (30º), 2RP (30º), 2FS, 3FP (30º), 2RP (30º), 3SLS
Perfil de Temperatura
Zona 1
(70ºC),
Zona 2
(70ºC),
Zona 3
(70ºC),
Zona 4
(50ºC),
Zona 5
(50ºC),
Zona 6
(35ºC),
Zona 7
(35ºC),
Zona 8
(35ºC),
Matriz
20
Método
Es aportado almidón resistente al interior de una extrusionadora APV MPF 50.20 a una velocidad de alimentación de digamos 20 kg/h en conjunción con una grasa fundida de un punto de fusión de > 50ºC. A la grasa se la mantiene líquida mediante agua caliente recirculada, y dicha grasa es suministrada al interior de la extrusionadora en la segunda boca de inyección a razón de 2 kg/h. Una suspensión de bacterias liofilizadas, y especialmente de Bifidobacterium bifidum o Bif. longum, es preparada utilizando una grasa de bajo punto de fusión, como p. ej. aceite de maíz hidrogenado con un punto de fusión de 35-37ºC, de forma tal que la grasa es calentada hasta una temperatura justo superior a su punto de fusión, pero no muy superior, y las bacterias liofilizadas son añadidas y mezcladas a fondo. Esta suspensión es entonces aportada al interior de la zona 7 de la extrusionadora, donde es mezclada con la mezcla de grasa y almidón, y la mezcla resultante es entonces extrusionada a través de una matriz refrigerada dotada de orificios de 2 mm de diámetro. El material es granulado y enfriado adicionalmente para que mantenga su forma hasta ser usado.
Se describe a continuación un ejemplo de una forma liofilizada de las composiciones de la invención.
Son producidos por medios convencionales cultivos celulares, en especial de Bifidobacterium longum, Bifidobacterium bifidum o Cl. butyricum, y es preparada una suspensión de células concentrada por filtración con membrana, y preferiblemente por ultrafiltración y/o centrifugación. Es mezclado por agitación lenta con la suspensión de células almidón resistente (0,10 - 0,50 g/ml) junto con otro crioprotector consistente en sucrosa (0,07 g/ml). El producto es entonces congelado rápidamente hasta -40ºC y liofilizado hasta una actividad de agua de a_{w} 0,01 o menos para obtener una estabilidad óptima. El cultivo es entonces retirado del secador, pulverizado lentamente y envasado en envases herméticos y almacenado a 4ºC hasta su uso. Se indican a continuación algunos ejemplos de productos alimentarios que incorporan composiciones de la invención:
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Mezcla seca de bebida con sabor de limón
5
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Método
1.
Mezclar todos los ingredientes a fondo.
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Preparación
Con agitación, añadir 30 gramos de mezcla seca a 337 ml de agua.
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Proveedor de los Ingredientes
El almidón resistente (de maíz Hi) y la Fieldose 17 son suministrados por la Starch Australasia Limited, Australia.
Yogur
La siguiente fórmula se indica como fórmula de partida para la fabricación de yogures agitados o cuajados.
6
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Método
1.
Combinar todos los ingredientes excepto el cultivo, asegurando que el estabilizador quede bien dispersado.
2.
Calentar la mezcla a 88-93 grados C, y mantenerla a esta temperatura por espacio de 30 minutos
3.
Enfriar hasta 38-45 grados C.
4.
Añadir la fracción de almidón resistente.
5.
Inocular con el cultivo e incubar a 42 grados C.
6.
Dejar que el cultivo fermente el yogur hasta un pH de 4,0 - 4,2.
7.
Refrigerar a 5 grados C.
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Notas
1.
Están disponibles los de una variedad de estabilizadores que constan de gelatina, mezclas de gelatina y goma o mezclas de gomas. Los estabilizadores recomendados son a) Gelatina suministrada por la Leiner Davis Gelatin (Australia) Co., b) Sta-Rite y Estabilizador Gemcol ADQ suministrados por la Germantown Australia Co.
2.
La combinación del estabilizador y del MAPS 449 debería ascender a un 1% en peso de la mezcla final. Bajo ciertas circunstancias, las concentraciones más altas pueden producir efectos adversos.
3.
Para yogures agitados, el bombeo y el llenado de los envases son llevados a cabo entre los Pasos 6 y 7.
4.
Para yogures cuajados, el envasado en los envases es llevado a cabo entre los Pasos 5 y 6.
5.
La Leche Entera puede ser sustituida por Leche No Descremada en Polvo utilizada al nivel adecuado para dar los sólidos equivalentes a los aportados por la Leche Entera. La cantidad de agua necesaria es también ajustada en consecuencia.
6.
Para yogures con sabores de frutas, las bases frutales comerciales son combinadas con el yogur antes del envasado. Una típica proporción sería la de 85 partes de yogur por 15 partes de base frutal.
7.
Si se requiere homogeneización a efectos de textura, se recomienda homogeneizar lentamente a 200 - 250 psi (psi = libras/pulgada^{2}) después del Paso 2, antes del enfriamiento. La homogeneización a temperaturas inferiores podría dar lugar a que resultase dañado el componente consistente en el estabilizador.
Proveedor de los Ingredientes
El almidón resistente (de maíz Hi) y el MAPS 449 son suministrados por la Starch Australasia Limited, Australia.
Crema batida instantánea
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8
Método
-
\vtcortauna Mezclar todos los ingredientes secos.
-
\vtcortauna Con agitación, añadir la mezcla seca al agua fría.
-
\vtcortauna Seguir batiendo hasta que el exceso sea del 150%.
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Proveedores de los Ingredientes
El Instant FTD 176, la Fieldose 30 y el almidón resistente (de maíz Hi) son suministrados por la Starch Australasia Limited, Australia.
La Instant Gelatin 800 es suministrada por la Leiner Davis Gelatin (Australia) Co.
A fin de ayudar adicionalmente a la comprensión de esta invención se describen a continuación los de una serie de experimentos que demuestran su utilidad.
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Experimento 1
En este experimento fue valorada la capacidad de una gama de bacterias colónicas obtenidas de colecciones de cultivos y de aislados de heces humanas para utilizar un almidón resistente fértil como sustrato de fermentación. En todos los casos el almidón resistente fértil era de maíz rico en amilosa (de la marca comercial Hi-maize, obtenido de la Starch Australasia Ltd.) o derivados del mismo.
En la Tabla 4 están indicados los resultados de fermentabilidad obtenidos para una gama de tipos de almidón resistente y de bacterias. La valoración era en términos del residuo de carbohidratos totales (mg/ml).
En la Figura 8 están ilustrados los resultados obtenidos para la producción de ácidos grasos volátiles (VFA) para almidón de maíz Hi ("Hi-maize") y Sigma-amilosa al ser éstos fermentados con una serie de bacterias.
En la Figura 9 está ilustrado el perfil del crecimiento de las cepas X8 y X13 de Bifidobacterium referido al tiempo utilizando una serie de sustratos de almidón resistente.
En la Figura 10 están ilustrados los perfiles del crecimiento de B. bifidum y Cl. butyricum referido al tiempo utilizando los sustratos de almidón resistente de la Figura 9.
TABLA 4
9
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Observaciones
Algunas cepas, y en particular las de los géneros Bifidobacterium, Bacteroides, Eubacterium y Clostridium, demostraron tener capacidad para degradar el almidón granular.
Los productos de estas fermentaciones in vitro incluían ácidos grasos de cadena corta (VFA) tales como acetato, propionato y butirato, que son importantes para el mantenimiento y la protección del intestino y del cuerpo.
Se observa por la Figura 9 que cada cepa bacteriana presentaba unos perfiles de crecimiento individuales que demostraban que el almidón o el almidón derivatizado químicamente podía actuar como el sustrato para la fermentación.
En algunos casos tales como el de la cepa X8 de Bifidobacterium la capacidad para utilizar el almidón de maíz rico en amilosa hidroxipropilado no quedó reflejada en un incremento de la población de la cepa X8 de Bifidobacterium hasta haber transcurrido aproximadamente 8 horas desde el comienzo de la incubación, cuando la población de la cepa X8 de Bifidobacterium aumentó pasando de aproximadamente 4,2 log/ml a 6,2 log/ml después de 10 horas.
En consecuencia, el tipo de modificación o el grado de modificación del almidón resistente puede ser utilizado como un medio mediante el cual controlar la velocidad o el sitio de fermentación del almidón resistente en el tracto gastrointestinal.
Esto queda adicionalmente demostrado cuando se consideran los gráficos del rendimiento de crecimiento que están ilustrados en la Figura 10.
Esto proporciona la posibilidad de seleccionar un tipo de almidón resistente modificado para destinar selectivamente el fomento del cultivo bacteriano en una región del tracto gastrointestinal.
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Experimento 2
En este experimento fue examinada la capacidad de las bacterias del género Bifidobacterium, por ejemplo, para adherirse a los gránulos de almidón de maíz rico en amilosa nativo y derivatizado a efectos de transporte o de fermentación. Los resultados que se presentan en la Tabla 5 indican que se dan ciertas diferencias en dependencia del tipo de almidón modificado.
TABLA 5
10
Experimento 3
A fin de demostrar que el almidón resistente puede pasar al intestino grueso y fomentar el crecimiento de microorganismos probióticos, fueron llevados a cabo dos ensayos de alimentación.
El primer ensayo suponía alimentar ratones de los que se sabe que no tienen bifidobacterias cecales nativas con una dieta que incluía cepas de Bifidobacterium como se indica en la Tabla 6.
TABLA 6
11
Los cultivos bacterianos (200 microlitros) fueron ingeridos oralmente por los ratones con las comidas con contenido de almidón. El consumo de almidón resistente redundó en un incremento de la evacuación fecal y de la materia seca fecal más un considerable incremento de la cantidad de almidón detectada en las heces de los ratones, como se indica en la Tabla 7.
TABLA 7
12
Una comparación de las cuentas de bacterias viables de promedio en las heces de los ratones durante el período de dosificación del experimento, como se indica en la Tabla 8, puso de manifiesto un considerable incremento del número de bifidobacterias excretadas por los ratones que consumían almidón resistente en forma de almidón de maíz rico en amilosa no modificado y de almidón de maíz modificado (carboximetilado).
Es además de destacar que se comprobó que en las heces estaba presente menos almidón de maíz carboximetilado en comparación con el almidón de maíz rico en amilosa. Esto demuestra adicionalmente in vivo la utilización diferencial del almidón modificado frente al almidón resistente no modificado como se ha mencionado en relación con la Tabla 4 y como ponen de manifiesto los resultados que están ilustrados en las Figuras 9 y 10.
TABLA 8
13
El segundo ensayo consistió en alimentar a cerdos con una dieta como la que se indica en la Tabla 9.
Las formulaciones de estas dietas fueron preparadas mezclando los ingredientes en una mezcladora Hobart a baja velocidad por espacio de aproximadamente 60 segundos para minimizar los daños infligidos a las bacterias.
Este ensayo (diseñado como ensayo de entrecruzamiento) fue llevado a cabo con 12 cerdos macho a los que se daba para comer una de dos dietas experimentales que contenía la bacteria probiótica Bifidobacterium longum por espacio de un período de tiempo de una semana seguida por un período de depuración en el que era consumida una dieta antibiótica (Olaquindox de amplio espectro para bacterias tanto gram positivas como gram negativas).
TABLA 9
14
La bacteria Bifidobacterium longum 1941 fue consumida en forma de polvo liofilizado con una viabilidad de entre 5,48 x 10^{9} cfu/mg y 1,02 x 10^{10} cfu/mg.
El experimento puso de manifiesto un incremento de 0,92 (log 10) de los números de bifidobacterias presentes en las heces de los cerdos individuales, como se indica en la Tabla 10.
TABLA 10
15
El nivel de ácidos grasos de cadena corta fecales (acetato, propionato y butirato) fue incrementado al ser incluido el almidón resistente en la dieta, pero no experimentó un incremento adicional al ser añadido el probiótico. Sin embargo, con el análisis del almidón llevado a cabo en las heces se comprobó que estaba presente un mayor porcentaje de almidón en los cerdos que eran alimentados con almidón resistente en comparación con la dieta de control (que contenía almidón de maíz céreo fácilmente digerible), pero lo que era más importante fue que se observó un considerable descenso del porcentaje de almidón presente cuando se daba de comer a los cerdos el almidón resistente en conjunción con la bacteria Bif. longum, lo cual indicaba que la bacteria Bif. longum estaba probablemente utilizando el almidón resistente como sustrato.
Al final de la última rotación fueron mantenidas las dietas experimentales. Cesó la suplementación con probiótico. Al ser las heces supervisadas por espacio de un período de tiempo de cuatro días, el nivel de Bif. longum experimentó un rápido descenso durante los dos primeros días, y entonces pareció alcanzar un equilibrio. Esto sugiere que la dieta puede fomentar la colonización de las bifidobacterias en el intestino. En otros experimentos sobre los que se informa y que no incluían el almidón resistente se comprobó que los niveles de bifidobacterias caían por completo en dos días incluso tras mantener la dieta experimental.
Los expertos en la materia comprenderán que pueden efectuarse numerosas variaciones y/o modificaciones en la invención ilustrada en las realizaciones específicas, sin por ello salir fuera del espíritu o del alcance de la invención descrita en términos generales. Por consiguiente, las presentes realizaciones deberán ser consideradas en todos los aspectos como realizaciones ilustrativas y no limitativas.

Claims (15)

1. Composición probiótica que comprende uno o varios microorganismos probióticos y un vehículo que servirá para transportar el microorganismo probiótico o los varios microorganismos probióticos al intestino grueso o a otras regiones del tracto gastrointestinal, comprendiendo el vehículo un almidón resistente modificado químicamente, actuando dicho vehículo como un medio de cultivo o de mantenimiento para los microorganismos en el intestino grueso o en otras regiones del tracto gastrointestinal.
2. Composición según la reivindicación 1, en la que el almidón es del tipo RS1, RS2, RS3 o RS4.
3. Composición según la reivindicación 2, en la que el almidón resistente es seleccionado del grupo que consta de almidón de maíz rico en amilosa, de arroz, de cebada, de trigo y de legumbres, o es obtenido de una fuente que incluye patatas y plátanos.
4. Composición según la reivindicación 3, en la que el contenido de amilosa es de un 50% en peso o más, y preferiblemente de un 80% en peso o más, o para el almidón de arroz, de un 27% en peso o más.
5. Composición según la reivindicación 4, en la que el almidón resistente es almidón de maíz.
6. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que el almidón resistente es hidroxipropilado, acetilado, octenilsuccinado, carboximetilado o succinado.
7. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que el microorganismo probiótico está en forma liofilizada, en forma de concentrado o en forma de concentrado congelado.
8. Composición según la reivindicación 7, en la que el almidón resistente es liofilizado con el microorganismo probiótico.
9. Composición según la reivindicación 8, en la que el almidón resistente está a una concentración de un 2 a un 20% en peso.
10. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en la que el almidón resistente ha sido erosionado o picado.
11. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en la que el microorganismo probiótico es seleccionado del grupo que consta de Saccharomyces, Bifidobacterium, Bacteroides, Eubacterium, Clostridium, Lactobacillus, Fusobacterium, Propionibacterium, Streptococcus, Enterococcus, Lactococcus, Staphylococcus y Peptostreptococcus.
12. Composición alimentaria que incluye una cantidad eficaz de una composición probiótica como la definida en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.
13. Método para formar una composición probiótica como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 que comprende las operaciones de secado, mezcla, coextrusión, secado por pulverización, atrapamiento, adherencia o microencapsulación de uno o varios microorganismos probióticos con el almidón resistente modificado.
14. Método según la reivindicación 13, en el que el secado es llevado a cabo por liofilización, secado en lecho efervescente o secado por pulverización.
15. Método según la reivindicación 14, en el que el secado es llevado a cabo por liofilización.
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