ES2881809T3 - Composiciones probióticas secas estables para usos dietéticos especiales - Google Patents

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Mordechai Harel
Trisha Rice
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Abstract

Una composición seca que comprende uno o más microorganismos probióticos viables, una o más proteínas hidrolizadas, uno o más disacáridos, uno o más oligosacáridos y uno o más polisacáridos, en la que la composición comprende al menos un 40% de las una o más proteínas hidrolizadas en base al peso seco total de la composición, y las una o más proteínas hidrolizadas se seleccionan del grupo que consiste en caseína hidrolizada, proteína de suero hidrolizada, proteína de guisante hidrolizada, proteína de soja hidrolizada y combinaciones de las mismas, en la que la composición comprende menos del 30% de uno o más disacáridos, en base al peso seco total de la composición, y los uno o más disacáridos se seleccionan del grupo que consiste en sacarosa, lactosa y combinaciones de los mismos, en la que la composición comprende entre el 1 y el 30% de uno o más oligosacáridos, en base al peso seco total de la composición, y el uno o más oligosacáridos se seleccionan del grupo que consiste en inulina, maltodextrinas, dextranos, fructo-oligosacáridos (FOS), galacto-oligosacáridos (GOS), manano-oligosacáridos (MOS), y combinaciones de los mismos, en la que la composición comprende 0,1-40% de uno o más polisacáridos, en base al peso seco total de la composición, y los uno o más polisacáridos se seleccionan del grupo que consiste en carragenina, goma guar, goma acacia, goma de garrofín, almidones, almidones modificados y combinaciones de los mismos, en la que la composición tiene una viabilidad de al menos 1x1010 UFC/g, y en la que la composición tiene una pérdida de viabilidad de menos de 1 unidad log/g después de 3 meses a una temperatura de 40 °C y una humedad relativa del 33%.

Description

DESCRIPCIÓN
Composiciones probióticas secas estables para usos dietéticos especiales
Campo de la invención
La presente invención se refiere a composiciones probióticas estables para usos dietéticos especiales, por ejemplo, una fórmula infantil.
Antecedentes de la invención
Actualmente, existe una variedad de microorganismos probióticos (también llamados probióticos) para complementar el tracto gastrointestinal de los animales, incluyendo a los seres humanos. Estos microorganismos pueden modular una microflora natural dentro del intestino de un animal para obtener un efecto biológico deseable. Uno de los retos para proporcionar una cantidad efectiva de bacterias probióticas a un huésped es la preservación de su viabilidad bajo las duras condiciones de los procesos típicos de fabricación industrial y el almacenamiento a largo plazo a alta temperatura y humedad. Aunque se han producido avances en las técnicas de encapsulación y formulación para el suministro de materiales biológicos en los sistemas digestivos de los animales, se han desarrollado poco las técnicas de encapsulación o estabilización que protejan la viabilidad de los probióticos durante los procesos de fabricación, distribución y almacenamiento. Existe la necesidad de una técnica de estabilización que permita a las bacterias probióticas sobrevivir a la exposición a diversos entornos adversos, especialmente los asociados a una temperatura y humedad elevadas.
Además, la humedad inherente a un producto probiótico plantea otro reto, ya que los probióticos suelen ser sensibles a la actividad del agua, especialmente en combinación con una temperatura elevada. Hasta la fecha, no se ha identificado ninguna tecnología o técnica que proporcione una protección significativa de los probióticos en condiciones de humedad intermedias (es decir, actividad de agua de aproximadamente 0,2 y superior, o hasta aproximadamente 0,4 o superior) y altas temperaturas durante la distribución y el almacenamiento (por ejemplo, temperaturas de al menos aproximadamente 30°C, o hasta aproximadamente 40°C o superior) cuando se incorporan a productos como los nutricionales. Por ello, se necesitan composiciones probióticas estables y adecuadas para su distribución en diversos lugares geográficos, incluidos los de clima tropical, donde la viabilidad de los probióticos podría verse comprometida.
Entre los retos adicionales se encuentran las limitaciones normativas sobre el uso de ingredientes alimentarios convencionales en formulaciones dietéticas especiales adecuadas para el consumo de personas como bebés, niños pequeños y ancianos. Los compuestos sintéticos convencionales de encapsulación y estabilización, e incluso algunos compuestos naturales como la goma acacia, el alginato, las proteínas lácteas y ciertos azúcares como la trehalosa, no se recomiendan para su uso en estas formulaciones dietéticas especiales. La lista recomendada de compuestos nutricionales permitidos para usos dietéticos especiales está regulada por la Comisión Conjunta FAO/OMS del Codex Alimentarius.
El documento US 2013/296165 A1 divulga composiciones probióticas secas que comprenden proteína de guisante hidrolizada, sacarosa al 42,6 % de la matriz, ciclodextrina, alginato y alginato de sodio y que muestran una buena viabilidad.
El documento CA 2420095 A1 se refiere a procedimientos de protección de microorganismos contra daños letales y subletales causados por la exposición a bajas temperaturas. La protección implica a los oligo/polisacáridos.
Por lo tanto, lo que se desea son composiciones probióticas estables adecuadas para usos dietéticos especiales que comprendan microorganismos probióticos, como bacterias probióticas, y otros ingredientes, así como técnicas de estabilización para elaborar dichas composiciones.
Sumario de la invención
La presente invención proporciona composiciones probióticas secas estables para usos dietéticos especiales y sus procedimientos de preparación, como se establece en las reivindicaciones.
Según un aspecto de la invención, se proporciona una composición seca que comprende uno o más microorganismos probióticos viables, una o más proteínas hidrolizadas, uno o más disacáridos, uno o más oligosacáridos y uno o más polisacáridos, en la que la composición no comprende trehalosa, en la que la composición comprende al menos un 40% de una o más proteínas hidrolizadas, en base al peso seco total de la composición, y las una o más proteínas hidrolizadas se seleccionan del grupo que consiste en caseína hidrolizada, proteína de suero hidrolizada, proteína de guisante hidrolizada, proteína de soja hidrolizada y combinaciones de las mismas, en la que la composición comprende menos del 30% de uno o más disacáridos, en base al peso seco total de la composición, y los uno o más disacáridos se seleccionan del grupo que consiste en sacarosa, lactosa y combinaciones de los mismos, en la que la composición comprende del 1 al 30% de uno o más oligosacáridos en base al peso seco total de la composición, y los uno o más oligosacáridos se seleccionan del grupo que consiste en inulina, maltodextrinas, dextranos, fructo-oligosacáridos (FOS), galacto-oligosacáridos (GOS), mananooligosacáridos (MOS), y combinaciones de los mismos, en la que la composición comprende 01-40% de uno o más polisacáridos, en base al peso seco total de la composición, y los uno o más polisacáridos se seleccionan del grupo que consiste en carragenina, goma guar, goma acacia, goma de garrofín, almidones, almidones modificados y combinaciones de los mismos, en la que la composición tiene una viabilidad de al menos 1x1010 UFC/g, y en la que la composición tiene una pérdida de viabilidad de menos de 1 unidad logarítmica/g después de 3 meses a una temperatura de 40 °C y una humedad relativa del 33%.
La composición puede proporcionar un beneficio probiótico a un huésped en un producto dietético especial. El producto dietético especial puede seleccionarse del grupo que consiste en una fórmula infantil, una fórmula de continuación, un alimento procesado a base de cereales, un alimento infantil en lata, un suplemento o tratamiento para animales, y/o un alimento especial con fines médicos. En determinadas realizaciones, el producto dietético especial es una fórmula infantil.
El microorganismo probiótico viable puede seleccionarse del grupo que consiste en bacterias probióticas vivas, hongos y levaduras.
La composición puede comprender al menos el 50% de una o más proteínas hidrolizadas, en base al peso seco total de la composición. La una o más proteínas hidrolizadas pueden seleccionarse del grupo que consiste en las proteínas de la leche, las proteínas vegetales y sus combinaciones. La una o más proteínas hidrolizadas pueden seleccionarse del grupo que consiste en caseína hidrolizada, proteína de suero hidrolizada, proteína de guisante hidrolizada, proteína de soja hidrolizada y combinaciones de las mismas.
La composición puede comprender menos del 20% de uno o más disacáridos, en base al peso seco total de la composición. El uno o más disacáridos pueden ser seleccionados del grupo que consiste en sacarosa, lactosa y combinaciones de los mismos.
La composición puede comprender entre un 5 y un 30% de uno o más oligosacáridos, en base al peso seco total de la composición. Los uno o más oligosacáridos pueden seleccionarse del grupo que consiste en inulina, maltodextrinas, dextranos, fructo-oligosacáridos (FOS), galacto-oligosacáridos (GOS), manano-oligosacáridos (MOS) y combinaciones de los mismos.
La composición puede comprender entre el 1 y el 10% de uno o más polisacáridos, en base al peso seco total de la composición. El uno o más polisacáridos pueden seleccionarse del grupo que consiste en carragenina, goma guar, goma acacia, goma de garrofín, almidones, almidones modificados y combinaciones de los mismos.
La composición puede comprender además uno o más agentes adicionales. La composición puede comprender entre un 0,5 y un 10% de uno o más agentes adicionales, en base al peso total de la composición. El uno o más agentes adicionales pueden seleccionarse del grupo que consiste en sales de ácidos carboxílicos, tocoferoles y combinaciones de las mismas. Las sales de ácido carboxílico pueden seleccionarse del grupo que consiste en sales de ácido ascórbico y sales de ácido cítrico. El uno o más agentes adicionales pueden comprender uno o más tocoferoles y una o más sales de ácido carboxílico en una relación de peso de 1:4 a 4:1. Preferentemente, el uno o más agentes adicionales comprenden vitamina E y ascorbato de sodio en una relación de peso de 4:1.
Según otro aspecto de la invención, se proporciona un procedimiento de preparación de la composición de la presente invención. El procedimiento comprende uno o más procesos de secado seleccionados del grupo que consiste en el secado al aire, el secado al vacío, el secado en lecho fluido y el secado por aspersión.
Según otro aspecto de la invención, se proporciona un procedimiento de preparación de la composición de la presente invención. El procedimiento comprende: (a) combinación de uno o más microorganismos probióticos viables, de una o más proteínas hidrolizadas, de uno o más disacáridos, de uno o más oligosacáridos y de uno o más polisacáridos en un disolvente acuoso alcalino para formar una pasta; b) congelación rápida de la pasta en nitrógeno líquido para formar partículas sólidas congeladas en forma de perlas, gotas o filamentos; (c) etapa de secado primario de las partículas sólidas congeladas por evaporación, al vacío, manteniendo la temperatura de las partículas por encima de su temperatura de congelación, mediante lo cual se forma una formulación primariamente seca; y d) secado secundario de la formulación primariamente seca a alto vacío y a una temperatura de la fuente de calor de 20°C o superior durante un tiempo suficiente para reducir la actividad del agua de la formulación primariamente seca a 0,3 Aw o menor. Como resultado, se prepara la composición de la invención. El procedimiento puede comprender además la esterilización de una o más proteínas hidrolizadas, uno o más disacáridos, uno o más oligosacáridos y uno o más polisacáridos antes de la etapa (a). El procedimiento puede comprender además el corte, la trituración, la molienda o la pulverización de la composición en un polvo de deslizamiento libre. El tamaño de las partículas del polvo puede ser inferior a aproximadamente 1000 pm.
En el procedimiento de la presente invención, la composición puede comprender una cantidad eficaz de uno o más microorganismos probióticos viables para proporcionar un beneficio probiótico a un huésped en un producto dietético especial. El procedimiento puede comprender, además, la elaboración del producto dietético especial con la composición. El producto dietético especial puede seleccionarse del grupo que consiste en una fórmula infantil, una fórmula de continuación, un alimento procesado a base de cereales, un alimento infantil en lata, un suplemento o tratamiento para animales, y/o un alimento especial con fines médicos. En determinadas realizaciones, el producto dietético especial es preferentemente una fórmula infantil.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 muestra la estabilidad de almacenamiento de las muestras del Ejemplo 2 bajo condiciones de almacenamiento acelerado de 40°C y 33%HR.
Descripción detallada de la invención
La presente invención proporciona nuevas composiciones probióticas secas estables, preferentemente para usos dietéticos especiales, y procedimientos para producir dichas composiciones. Estas composiciones proporcionan una estabilidad y protección deseables a los microorganismos probióticos. Los microorganismos probióticos pueden protegerse durante los procesos de fabricación de productos consumibles, a través de los canales de distribución y en condiciones extremas de almacenamiento. La mayoría de los formuladores de probióticos utilizan en sus productos un recuento extremadamente alto de células bacterianas, que a veces puede ser tan alto como 10 e incluso 100 veces más que una dosis efectiva, con el entendimiento de que un número significativo de las células finalmente pierden viabilidad y mueren durante los procesos de fabricación, transporte y almacenamiento.
El término "uso dietético especial", como se utiliza en la presente memoria, se refiere a la elaboración o aplicación de un producto dietético especial a un huésped. Preferentemente, el producto dietético especial está recomendado por la Comisión Conjunta FAO/OMS del Codex Alimentarius en un documento titulado "Norma para preparados para lactantes y preparados para usos médicos especiales destinados a los lactantes, CODEX STAn 72-1981" ("Norma US Codex 72"). Algunos ejemplos de productos dietéticos especiales son los preparados para lactantes, los preparados de continuación, los alimentos procesados a base de cereales, los alimentos infantiles en conserva y los alimentos especiales con fines médicos. Preferentemente, el producto dietético especial es una fórmula infantil. El huésped puede ser cualquier animal, incluyendo un pez, un ave, por ejemplo, un pollo, o un mamífero como un rumiante, un cerdo, o un animal de compañía como un equino, canino o felino. En particular, el mamífero es un ser humano. El huésped humano puede ser un bebé, un niño o una persona mayor. Preferentemente, el huésped humano es un bebé.
El término "bebé", tal y como se utiliza en el presente documento, se refiere a un ser humano desde el nacimiento hasta los 12 meses de edad aproximadamente.
El término "niño", tal y como se utiliza en la presente memoria, se refiere a un ser humano de aproximadamente 12 meses a aproximadamente 12 años de edad.
El término "persona mayor", tal y como se utiliza en la presente memoria, se refiere a un ser humano de al menos aproximadamente 55, 60, 65 o 70 años, preferentemente de al menos aproximadamente 65 años.
Los términos "microorganismo probiótico" y "probiótico" se utilizan en la presente memoria indistintamente, y se refieren a un microorganismo vivo que proporciona o confiere un beneficio probiótico a un huésped cuando se le administra en una cantidad eficaz. El término "cantidad efectiva", como se utiliza en el presente documento, se refiere a una cantidad de un microorganismo probiótico que es suficiente para lograr un beneficio probiótico deseable en un huésped cuando se administra al huésped a través de, por ejemplo, un producto dietético como un producto dietético especial. El microorganismo probiótico puede seleccionarse del grupo que consiste en bacterias probióticas vivas, hongos y levaduras. El beneficio probiótico deseable puede ser cualquier efecto beneficioso para la salud o la nutrición, por ejemplo, el mantenimiento de una flora gastrointestinal saludable, la mejora de la inmunidad, la prevención de las alergias y el frío y la protección contra la diarrea, la dermatitis atópica y las infecciones urinarias.
El término "viabilidad", como se utiliza en la presente memoria, se refiere a la capacidad de un microorganismo probiótico en una composición para formar colonias en un medio nutritivo apropiado para el crecimiento del microorganismo probiótico, y puede expresarse como unidades formadoras de colonias (UFC) sobre el peso de la composición, por ejemplo, UFC/g.
El término "humedad relativa (HR)", como se utiliza en la presente memoria, se refiere a la cantidad de vapor de agua en el aire, a menudo a una temperatura determinada. La humedad relativa suele ser inferior a la necesaria para saturar el aire y suele expresarse en porcentaje de humedad de saturación.
El término "seco", como se utiliza en la presente memoria, se refiere a un estado físico de una sustancia, por ejemplo, la composición de la presente invención, que está deshidratada o anhidra, por ejemplo, que carece sustancialmente de líquido. La sustancia, por ejemplo, la composición de la presente invención, puede secarse mediante uno o más procesos de secado, por ejemplo, secado al aire, secado al vacío, secado en lecho fluidizado, secado por pulverización y liofilización.
El término "actividad del agua (Aw)", como se utiliza en la presente memoria, se refiere a la disponibilidad de agua en una sustancia, por ejemplo, la composición de la presente invención, que representa el estado energético del agua en la sustancia. Puede definirse como la presión de vapor del agua sobre una sustancia dividida por la del agua pura a la misma temperatura. El agua destilada pura tiene una actividad del agua exactamente de uno, es decir, Aw=1,0. Una sustancia seca puede tener una Aw de aproximadamente 0,5 o inferior, preferentemente de aproximadamente 0,3 o inferior, más preferentemente de aproximadamente 0,2 o inferior, y más preferentemente de aproximadamente 0,1 o inferior.
Se proporciona una composición seca. La composición comprende uno o más microorganismos probióticos viables, una o más proteínas hidrolizadas, uno o más disacáridos, uno o más oligosacáridos y uno o más polisacáridos. La composición tiene una viabilidad inicial de al menos 1x109, 1x1010, 1x1011 o 1x1012 UFC/g, preferentemente 1x1010 UFC/g. La composición tiene una pérdida de viabilidad de menos de 1 unidad logarítmica/g después de un período de tiempo predeterminado en condiciones predeterminadas. Preferentemente, la composición no comprende trehalosa.
La composición puede comprender una cantidad efectiva de uno o más microorganismos probióticos viables para proporcionar un beneficio probiótico a un huésped en un producto dietético especial. El producto dietético especial puede ser una fórmula para bebés, una fórmula de continuación, un alimento procesado a base de cereales, una comida para bebés en lata o un alimento especial con fines médicos, preferentemente una fórmula para bebés. El periodo de tiempo predeterminado puede ser de aproximadamente 1, 2, 3 o 4 semanas, o de 1, 2, 3, 4, 5, 6, 12, 18, 24 o 36 meses, preferentemente de 1, 2 o 3 meses, más preferentemente de 1 o 3 meses. Un período de tiempo especificado puede incluir un período de tiempo más corto o más largo que esté dentro del 10% del período de tiempo especificado. El término "3 meses", tal y como se utiliza en la presente memoria, se refiere a un periodo de tiempo de aproximadamente 84-90 días. El término "2 meses", tal y como se utiliza en la presente memoria, se refiere a un periodo de tiempo de aproximadamente 56-60 días. El término "1 mes", tal y como se utiliza en la presente memoria, se refiere a un periodo de tiempo de aproximadamente 28-30 días.
Las condiciones predeterminadas pueden incluir una temperatura predeterminada y una humedad relativa (HR) predeterminada. La temperatura predeterminada puede ser al menos de aproximadamente 25, 37, 40, 45, 50 o 55 °C. La humedad relativa (HR) predeterminada puede ser de al menos un 10%, 20%, 30%, 33%, 35%, 40%, 50%, 60%, 70% u 80%.
Las condiciones predeterminadas pueden ser condiciones de almacenamiento acelerado. Por ejemplo, las condiciones predeterminadas pueden incluir al menos aproximadamente 40 °C y al menos un 33% de HR, o al menos aproximadamente 45 °C y al menos un 33% de HR.
La composición puede tener una pérdida de viabilidad de menos de 1 unidad logarítmica/g después de aproximadamente 3 meses a aproximadamente 40 °C y 33%HR, o después de 1 mes a aproximadamente 45 °C y 33%HR.
La composición puede comprender aproximadamente 1-30%, 10-25%, 10-20% o 15-20% de uno o más microorganismos probióticos viables, en base al peso seco total de la composición. Los microorganismos probióticos adecuados incluyen, entre otros, levaduras como Saccharomyces, Debaromyces, Candida, Pichia y Torulopsis; mohos como Aspergillus, Rhizopus, Mucor, Penicillium y Torulopsis y bacterias como los géneros Bifidobacterium, Clostridium, Fusobacterium, Melissococcus, Propionibacterium, Streptococcus, Enterococcus, Lactococcus, Staphylococcus, Peptostrepoccus, Bacillus, Pediococcus, Micrococcus, Leuconostoc, Weissella, Aerococcus, Oenococcus y Lactobacillus. Ejemplos específicos de microorganismos probióticos adecuados pueden estar representados por las siguientes especies e incluyen todos los biotipos de cultivo dentro de esas especies: Aspergillus niger, A. oryzae, Bacillus coagulans, B. lentus, B. licheniformis, B. mesentericus, B. pumilus, B. subtilis, B. natto, Bacteroides amylophilus, Bac. capillosus, Bac. ruminocola, Bac. suis, Bifidobacterium adolescentis, B. animalis, B. breve, B. bifidum, B. infantis, B. lactis, B. longum, B. pseudolongum, B. thermophilum, Candida pintolepesii, Clostridium butyricum, Enterococcus cremoris, E. diacetylactis, E. faecium, E. intermedius, E. lactis, E. muntdii, E. thermophilus, Escherichia coli, Kluyveromyces fragilis, Lactobacillus acidophilus, L. alimentarius, L. amylovorus, L. crispatus, L. brevis, L. case L. curvatus, L. cellobiosus, L. delbrueckii ss. bulgaricus, L farciminis, L. fermentum, L. gasseri, L. helveticus, L. lactis, L. plantarum, L. johnsonii, L. reuteri, L. rhamnosus, L. sakei, L. salivarius, Leuconostoc mesenteroides, P. cereviseae (damnosus), Pediococcus acidilactici, P. pentosaceus, Propionibacterium freudenreichii, Prop. shermanii, Saccharomyces cereviseae, Staphylococcus carnosus, Staph, xylosus, Streptococcus infantarius, Strep. salivarius. thermophilus, Strep. Thermophilusy y Strep. Lactis. Preferentemente, los probióticos son bacterias lácticas y bífidas.
La composición puede comprender al menos un 40% o un 50%, preferentemente al menos un 50% de una o más proteínas hidrolizadas, en base al peso seco total de la composición. Por ejemplo, la composición puede comprender aproximadamente un 40-80%, un 40-70%, un 50-70% o un 50-60%, preferentemente un 40-80%, de la proteína hidrolizada.
Los términos "proteína hidrolizada" e "hidrolizado de proteína" se utilizan en la presente memoria indistintamente, y se refieren a las proteínas descompuestas por hidrólisis o digestión en fragmentos peptídicos y/o aminoácidos más cortos. La hidrólisis o digestión puede llevarse a cabo mediante un ácido fuerte, una base fuerte, una enzima o una combinación de los mismos. La proteína hidrolizada puede proceder de un animal o de una planta, preferentemente de un mamífero, más preferentemente de una fuente láctea. Las proteínas hidrolizadas pueden ser proteínas de la leche, proteínas vegetales o una mezcla de las mismas.
La proteína hidrolizada puede ser parcial o extensamente hidrolizada, preferentemente extensamente hidrolizada. La proteína hidrolizada puede ser una mezcla de polipéptidos y aminoácidos. En algunas realizaciones, al menos un 60%, 70%, 80%, 90%, 95% o 99%, preferentemente al menos un 70%, de la proteína hidrolizada tiene un peso molecular inferior a aproximadamente 100.000, 75.000, 50.000, 25.000, 10.000, 5.000, 1.000 o 500 Dalton, preferentemente aproximadamente 50.000 Dalton, más preferentemente aproximadamente 10.000 Dalton, más preferente y aproximadamente 2.000 Dalton. Por ejemplo, al menos un 50%, 60%, 70%, 80% o 90%, preferentemente al menos un 70%, de la proteína hidrolizada tiene un peso molecular inferior a aproximadamente 2.000 Daltons.
Las proteínas adecuadas para producir proteínas hidrolizadas para la composición de la presente invención incluyen las proteínas del huevo, la gelatina, las proteínas de la leche, la caseína, la proteína del suero, la albúmina, la proteína de la soja, la proteína del guisante, la proteína del arroz, la proteína del trigo y otras proteínas vegetales. Preferentemente, las proteínas son las recomendadas para usos dietéticos especiales.
Ejemplos de proteínas hidrolizadas se incluyen la caseína hidrolizada, la proteína de suero hidrolizada, la proteína de guisante hidrolizada, la proteína de soja hidrolizada y sus combinaciones. En una realización preferente, la proteína hidrolizada comprende caseína hidrolizada o proteínas de guisante, de las cuales al menos el 80% tiene un peso molecular inferior a aproximadamente 2.000 Daltons.
La composición comprende una mezcla de carbohidratos de disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos, en la que se encuentra el microorganismo probiótico. Sin pretender quedar ligado a teoría alguna, se cree que una matriz formada por la combinación de una mezcla de hidratos de carbono y proteínas extensamente hidrolizadas como se describe en el presente documento permite un secado más rápido y contribuye a una estructura amorfa y rígida deseable de la composición seca resultante.
La composición comprende menos del 30%, y puede comprender menos de aproximadamente el 20% o el 10%, preferentemente menos del 20%, de uno o más disacáridos, basado en el peso seco total de la composición. Por ejemplo, la composición puede comprender aproximadamente el 1-30%, 1-20%, 1-10%, 5-30%, 5-20%, 5-10%, 10-20%, 10-15% o 10-20%, preferentemente aproximadamente el 5-30%, del disacárido.
Los disacáridos son preferentemente los recomendados para usos dietéticos especiales. El disacárido puede ser lactosa, sacarosa, maltosa, fructosa o una combinación de las mismas, preferentemente lactosa o sacarosa, más preferentemente lactosa. El disacárido no es preferentemente la trehalosa. En algunas realizaciones preferentes, la composición de la invención no comprende trehalosa.
La composición comprende un 1-30%, y puede comprender aproximadamente un 1-20%, un 1-10%, un 5-30%, un 5-20%, un 5-10%, un 10-20%, un 10-15% o un 10-20% de uno o más oligosacáridos, en base al peso seco total de la composición. Preferentemente, la composición comprende entre el 5 y el 30% de los oligosacáridos.
Los oligosacáridos son fibras solubles a menudo consideradas como prebióticos en aplicaciones nutricionales. Ventajosamente, las fibras solubles pasan por el estómago sin ser digeridas y quedan disponibles para la digestión por la microflora intestinal. La incorporación de fibras solubles también puede ayudar a proteger el probiótico de las enzimas digestivas y de la alta acidez del estómago.
Los oligosacáridos son preferentemente los recomendados para usos dietéticos especiales. El oligosacárido puede ser inulina, maltodextrina, dextrano, fructo-oligosacárido (FOS), galacto-oligosacárido (GOS), manano-oligosacárido (MOS), o una combinación de los mismos, preferentemente maltodextrina o inulina, más preferentemente inulina. La composición comprende un 0,1-40%, y puede comprender aproximadamente un 0,5-30%, 1-30%, 1-20%, 1-10%, 1-5% o 5-10% de uno o más polisacáridos, en base al peso seco total de la composición. Preferentemente, la composición comprende entre 1 y 10% del polisacárido. Los polisacáridos son preferentemente los recomendados para usos dietéticos especiales. El polisacárido puede ser carragenina, goma guar, goma acacia, goma de garrofín, almidón, almidón modificado o una combinación de los mismos, preferentemente goma de garrofín o goma guar, más preferentemente goma de garrofín. Preferentemente, el polisacárido no es alginato ni quitosano. En algunas realizaciones preferentes, la composición no comprende alginato ni quitosano. En algunas otras realizaciones preferentes, la composición no comprende trehalosa ni alginato.
En algunas realizaciones, la composición comprende 0,1-20% de polisacáridos, 5-30% de oligosacáridos y 1-20% de disacáridos, sobre el peso seco total de la composición. En particular, la composición puede comprender un 0,1-20% de goma garrofín, un 5-30% de inulina y un 1-20% de lactosa, en base al peso seco total de la composición.
La composición de la presente invención puede comprender además uno o más agentes adicionales. El agente adicional puede proporcionar un beneficio adicional al microorganismo probiótico, al huésped o a ambos. Por ejemplo, el agente adicional puede proporcionar un efecto terapéutico o inmunogénico al huésped. El agente de adición puede seleccionarse del grupo que consiste en vitaminas, antioxidantes, oligoelementos, esteroles, estearato de magnesio, sílice pirógena, tensioactivos, péptidos y esteroides y combinaciones de los mismos.
La composición puede comprender un 0,1-20%, un 0,5-20%, un 1-20%, un 0,1-10%, un 0,5-10%, un 1-10% o un 1-5% del agente adicional, basado en el peso total de la composición. El agente adicional es preferentemente un agente recomendado para usos dietéticos especiales.
El agente adicional puede seleccionarse del grupo que consiste en sales de ácidos carboxílicos, tocoferoles y combinaciones de los mismos. Las sales de ácido carboxílico pueden seleccionarse del grupo que consiste en las sales de ácido ascórbico y las sales de ácido cítrico. En algunas realizaciones, el agente adicional comprende uno o más tocoferoles y una o más sales de ácido carboxílico en una relación de peso de 4:1 a 1:4. Por ejemplo, el agente adicional comprende vitamina E y ascorbato de sodio en una relación de peso de 4:1.
En algunas realizaciones, la composición comprende un 40-80% de proteínas hidrolizadas, un 5-30% de disacáridos, un 5-30% de oligosacáridos y un 1-10% de polisacáridos, en base al peso total de la composición. En una realización preferente, la composición comprende un 54% de proteína de guisante hidrolizada, un 8% de lactosa, un 14% de inulina y un 3% de goma de garrofín, en base al peso total de la composición. La composición puede comprender además un 4% de un agente adicional que comprende vitamina E y ascorbato de sodio en una relación de peso de 4:1, en base al peso total de la composición.
La composición de la presente invención puede prepararse mediante técnicas conocidas en la técnica. El procedimiento de preparación puede incluir procesos como la mezcla, la congelación, la liofilización, el secado al aire libre, el secado al vacío, el secado por aspersión o una combinación de los mismos. La composición probiótica resultante, ya sea sola o integrada en un producto dietético especial, posee una mayor viabilidad cuando se expone a una amplia gama de temperaturas y condiciones de humedad.
El microorganismo probiótico utilizado para preparar la composición es preferentemente una cosecha de fermentación que se concentra hasta alcanzar una consistencia similar a la pasta húmeda con un contenido sólido de aproximadamente 5-30% p/v. El concentrado probiótico puede estar en forma de pasta húmeda, congelada o descongelada, antes de ser combinada con otros ingredientes. Una alternativa es comenzar con un microorganismo probiótico en forma seca.
La preparación de una composición probiótica estable puede incluir la concentración de un probiótico seleccionado, la mezcla de ingredientes con el probiótico concentrado para formar una pasta, la congelación rápida de la pasta en nitrógeno líquido para formar partículas en forma de gotas, filamentos o perlas, el secado de las partículas mediante la evaporación de la humedad en las partículas bajo un régimen de presión reducida mientras se suministra calor a las partículas, y luego el envasado o la combinación de la composición probiótica estable resultante en un producto dietético especial, que puede ser un producto nutricional como una fórmula infantil.
Un proceso de mezcla adecuado puede consistir en añadir una mezcla seca de todos los ingredientes, excepto el microorganismo probiótico de la composición, directamente a un cultivo concentrado o a una solución de medios que comprenda el microorganismo probiótico para formar una pasta. La mezcla seca puede disolverse previamente en una solución de agua ajustada a un pH de 8-9 con una solución alcalina concentrada (por ejemplo, una solución de hidróxido de sodio (NaOH) 1M o 5M) a 20-80 °C. En la pasta, la masa de peso seco del microorganismo probiótico puede constituir aproximadamente 5-30% p/v, mientras que la mezcla seca puede constituir aproximadamente del 70-95% u del 80-90% p/v. El contenido total de sólidos en la pasta puede ser del 20-60% o del 30-50%. La cantidad de polisacáridos en la mezcla seca puede ajustarse para lograr una viscosidad deseada de la pasta que permita un secado eficaz, evitando al mismo tiempo la formación de goma o la excesiva espuma que puede producirse durante el secado. La densidad deseada de la pasta puede conseguirse por cualquier medio conocido en la técnica, por ejemplo, desgasificando al vacío o inyectando gas como aire, nitrógeno, dióxido de carbono o argón.
La pasta puede ser sometida a congelación rápida a una temperatura de aproximadamente -30°C a aproximadamente -180°C, o a congelación rápida en nitrógeno líquido por atomización, goteo o inyección en un baño de nitrógeno líquido. Las partículas resultantes en forma de perlas, filamentos o gotas pueden recogerse y secarse en un liofilizador o en un secador al vacío, o bien almacenarse en un congelador (por ejemplo, entre -30°C y -80°C) para su posterior uso en forma congelada o para su posterior secado, por ejemplo, mediante liofilización o secado al vacío.
En general, las técnicas de proceso de secado que son útiles incluyen la liofilización, o el secado por evaporación de una pasta descongelada en un horno de vacío o un evaporador centrífugo mientras la temperatura de la pasta o del producto de secado se mantiene por encima de su temperatura de congelación (por ejemplo, de -20 a -5 °C), seguido de la molienda hasta el tamaño de partícula deseable. Preferentemente, el microorganismo probiótico está recubierto por materiales amorfos no cristalizados en las partículas. La ventaja de recubrir el microorganismo probiótico con materiales en estado amorfo es aumentar la estabilidad física de las partículas y reducir la formación cristalina deletérea dentro de las partículas. Cabe señalar que lograr una estructura amorfa no cristalizada no es un requisito previo para la estabilidad a largo plazo, ya que algunos microorganismos pueden comportarse mejor en un estado más cristalino. En una realización ejemplar adecuada, la pasta congelada a presión puede cargarse en bandejas con una capacidad de carga de aproximadamente 1,08 kg/metro cuadrado a aproximadamente 16,30 kg/metro cuadrado y luego transferirse inmediatamente a una cámara de secado al vacío donde el proceso de secado puede proceder en tres etapas principales que incluyen: (a) una etapa opcional de aclimatación a una temperatura corta y de estabilización de la estructura de las partículas congeladas bajo una presión de vacío inferior a <1,33 mbares, (b) un secado primario, o un secado evaporativo primario, bajo vacío y a una temperatura de las partículas superior a su punto de congelación, y (c) un secado secundario bajo una presión de vacío total y una temperatura de fuente de calor elevada durante un tiempo suficiente para reducir la actividad de agua de la composición seca resultante a, por ejemplo, 0,3 Aw o menor. La composición seca resultante puede ser vítrea y amorfa.
Los términos "liofilización" y "secado por congelación" se utilizan en la presente memoria indistintamente y se refieren a la preparación de una composición en forma seca por congelación rápida y deshidratación en el estado congelado (a veces denominada sublimación). La liofilización tiene lugar a una temperatura que provoca la cristalización de los ingredientes de la composición.
El término "secado primario", tal y como se utiliza en el presente documento, se refiere al secado de un producto a una temperatura del producto sustancialmente inferior a la temperatura de una fuente de calor, es decir, la temperatura de la fuente de calor o la temperatura de la estantería, para producir un producto primariamente seco. Normalmente, la mayor parte del secado primario puede llevarse a cabo mediante una amplia evaporación, mientras que la temperatura del producto se mantiene significativamente más baja que la temperatura de la fuente de calor. El término "secado secundario", tal y como se utiliza en el presente documento, se refiere al secado de un producto principalmente secado a una temperatura del producto cercana a la temperatura de una fuente de calor, es decir, la temperatura de la fuente de calor o la temperatura de almacenamiento, para producir un producto seco. Este proceso puede llevarse a cabo bajo un vacío suficiente para reducir la actividad del agua del producto seco resultante. En un proceso de secado típico, una etapa de secado secundario reduce la actividad del agua de la formulación a, por ejemplo, una Aw de 0,3 o menor.
En una realización, la composición de la presente invención se prepara mediante un procedimiento que comprende (a) la combinación de uno o más microorganismos probióticos viables, una o más proteínas hidrolizadas, uno o más disacáridos, uno o más oligosacáridos y uno o más polisacáridos en un disolvente acuoso alcalino para formar una pasta; (b) la congelación rápida de la pasta en nitrógeno líquido para formar partículas sólidas congeladas en forma de perlas, gotas o filamentos; (c) etapa de secado primario de las partículas sólidas congeladas por evaporación, al vacío, mientras la temperatura de las partículas se mantiene por encima de su temperatura de congelación, mediante lo cual se forma una formulación primariamente seca; y d) secado secundario de la formulación primariamente seca a alto vacío y a una temperatura de la fuente de calor de 20°C o superior durante un tiempo suficiente para reducir la actividad del agua de la formulación primariamente seca a 0,3 Aw o menor, por medio de lo cual se prepara la composición.
El procedimiento puede comprender además la esterilización de una o más proteínas hidrolizadas, uno o más disacáridos, uno o más oligosacáridos y uno o más polisacáridos antes de la etapa (a). La esterilización puede lograrse mediante cualquier procedimiento conocido en la técnica. Por ejemplo, calentando a presión una mezcla de la proteína hidrolizada, el disacárido, el oligosacárido y el polisacárido, y enfriando después antes de la etapa (a). El procedimiento puede comprender además la solubilización de una o más proteínas hidrolizadas, de uno o más disacáridos, de uno o más oligosacáridos y de uno o más polisacáridos antes de la etapa (a).
El procedimiento puede comprender además el corte, la trituración, la molienda o la pulverización de la composición en un polvo de deslizamiento libre. El tamaño de las partículas del polvo puede ser inferior a aproximadamente 10.000, 1.000, 500, 250 o 100 |jm, preferentemente inferior a aproximadamente 1.000 jm, más preferentemente inferior a aproximadamente 250 jm.
La composición seca de la presente invención puede utilizarse directamente en forma de copos, o molida en polvo y tamizada a un tamaño medio de partícula de aproximadamente 1-10.000 jm, preferentemente 10-1.000 jm.
La composición de la presente invención puede administrarse como un polvo concentrado o un líquido reconstituido (por ejemplo, una bebida). También puede incorporarse en forma de copos o de polvo a un producto alimentario existente.
El procedimiento puede comprender además la elaboración de un producto dietético especial con la composición de la presente invención, que comprende una cantidad eficaz de uno o más microorganismos probióticos viables para proporcionar un beneficio probiótico a un huésped en el producto dietético especial. Algunos ejemplos de productos dietéticos especiales pueden ser una fórmula para bebés, una fórmula de continuación, alimentos procesados a base de cereales, alimentos para bebés enlatados y alimentos especiales con fines médicos. Preferentemente, el producto dietético especial es una fórmula infantil.
El polvo seco estable resultante que comprende probióticos puede aglomerarse con grasas fundidas. El polvo seco puede colocarse en una batidora planetaria a 40°C y las grasas fundidas, como manteca de cacao, ceras naturales o aceite de palma, ácido esteárico, estearina o una mezcla de los mismos, pueden añadirse lentamente al polvo caliente. La mezcla puede enfriarse por debajo de la temperatura de fusión de las grasas mientras se sigue mezclando hasta conseguir un tamaño visualmente uniforme del polvo aglomerado. La masa de peso de las grasas fundidas en la composición resultante puede ser de aproximadamente 20-70%, preferentemente 30-50%.
Ejemplo 1. Preparación de la composición seca y estable
Se disolvió proteína de guisante hidrolizada (65 g, Marcor, Carlstadt, NJ) en 100 ml de agua destilada caliente (75°C). El pH de la solución de guisantes se ajustó a 8,5 utilizando una solución concentrada de NaOH al 20%. Se mezclaron en seco la goma de garrofín (3 g, Tic gum, Belcamp, MD), la lactosa (10 g, Foremost Farms, Rothschild, WI), inulina (17 g, Cargill Minneapolis, MN), una mezcla de vitamina E y ascorbato sódico a 4:1 p/p (5 g) y se añadieron a la solución de guisantes bajo una mezcla continua a 500 rpm con un mezclador de paletas. La solución se enfrió y se mantuvo a una temperatura entre 35°C y 40°C bajo una mezcla continua.
Esta composición estabilizadora resultante era translúcida con una consistencia de jarabe y de color ámbar. La solución almibarada se transfirió a un mezclador planetario doble (DPM, 0,94 l, Ross Engineering, Inc. Savannah, GA) equipado con camisa de temperatura controlada. La temperatura de la camisa del mezclador era de 37°C. Se añadieron las bacterias congeladas (100 g, Bifidobacterium sp.) mezclando a 45 rpm durante 2-3 minutos, o hasta que todas las bacterias estuvieran bien descongeladas y distribuidas homogéneamente. La mezcla de probióticos se enfrió a 4°C y se mantuvo a esta temperatura durante 30-60 minutos. La mezcla se sometió a goteo y a congelación rápida en un baño de nitrógeno líquido para formar perlas congeladas, que se recogieron del nitrógeno líquido y se almacenaron a -80°C para su posterior secado.
Para el secado, las perlas congeladas se extendieron en bandejas preenfriadas (-20°C) con una capacidad de carga de 0,86 g/metro cuadrado y luego se colocaron inmediatamente en estantes en un liofilizador (Modelo 25 SRC, Virtis, Gardiner, NY). A continuación, se ajustó el vacío a entre 2,39 y 2,92 mbares y se elevó la temperatura de almacenamiento a 20°C. Estos ajustes de temperatura y presión de vacío se mantuvieron durante 12 horas. Antes del secado primario, la temperatura de las perlas congeladas se aclimató opcionalmente a aproximadamente -20°C aplicando una presión de vacío a aproximadamente 1,33 mbares para permitir que la temperatura de las perlas congeladas se aclimatara durante aproximadamente 10 minutos. Después de la etapa de secado primario se ajustó la presión de vacío a 2,66-3,59 mbares y la temperatura de almacenamiento a 20°C. Estos ajustes de temperatura y presión de vacío se mantuvieron durante 12 horas. A continuación, se llevó a cabo una etapa de secado secundario a alto vacío (0,9- 0,26 mbares) y se mantuvo la temperatura de conservación a 40°C durante 12 horas más. La formulación se secó completamente y su actividad acuosa, medida con un instrumento Hygropalm Aw1 (Rotonic Instrument Corp., Huntington, NY), fue de Aw 0,23. A continuación, el material seco se molió y tamizó hasta alcanzar un tamaño de partícula < 250 pm y se almacenó a 4 °C.
Ejemplo 2. Estabilidad de almacenamiento de la composición probiótica seca
Las muestras que comprenden la composición estable seca de bacterias probióticas del Ejemplo 1 o la pasta de bacterias comúnmente liofilizadas en 10% de trehalosa se colocaron en un desecador bajo condiciones de almacenamiento acelerado de 40°C y 33%HR. Se tomaron muestras periódicamente para evaluar las UFC microbianas mediante diluciones microbiológicas estándar y procedimientos de chapado en agar LMRS. La figura 1 muestra la estabilidad de almacenamiento en condiciones de almacenamiento acelerado de 40°C y 33%HR. Las bacterias probióticas no protegidas perdieron completamente su viabilidad en las primeras semanas bajo las condiciones de almacenamiento acelerado, mientras que la composición seca de las bacterias probióticas de la presente invención sólo perdió 0,70 unidades log/g después de 84 días a 40°C y 33%HR.
Ejemplo 3. Efectos de los hidratos de carbono y proteínas en la estabilidad del almacenamiento
Las composiciones de la presente invención eliminan la necesidad de aquellos estabilizadores de carbohidratos que no están incluidos en la lista recomendada de compuestos nutricionales permitidos para usos dietéticos especiales, según la Comisión Conjunta FAO/OMS del Codex Alimentarius. Los siguientes ejemplos 3(a)-3(d) no están comprendidos en el ámbito de las reivindicaciones y se proporcionan a título informativo. El ejemplo 3(e) es conforme a la invención.
a. Una composición que comprende maltodextrina: Se preparó una composición que contenía 50 g de hidrolizado de proteína de guisante (Marcor, Carlstadt, NJ) 33 g de maltodextrina (Tate & Lyle, Decatur, II) 10 g de inulina (Cargill, Minneapolis, MN), 2 g de goma de garrofín (Tic gum, Belcamp, MD) y 5 g de mezcla de vitamina E y ascorbato sódico (4:1 p/p). El hidrolizado de proteína de guisante se disolvió en 100 gramos de agua destilada y se ajustó el pH a 7,5. Los compuestos de carbohidratos se mezclaron en seco y se añadieron a la solución de proteína de guisante. La mezcla se calentó a 70°C para disolver todos los compuestos y la solución se enfrió a 37°C. Se añadieron perlas congeladas de L. rhamnosus sp. (100 g) a la solución y se secó la pasta como se describe en el ejemplo 1. El recuento inicial de bacterias vivas en la composición seca fue de 9,92 log UFC/g. Una muestra de este producto se sometió a la prueba de estabilidad acelerada descrita en el Ejemplo 1. La muestra tuvo una pérdida de 1,19 unidades log/g después de 1 mes, por lo que no superó la prueba.
b. Una composición que comprende aislado de proteína de trigo: Se preparó otra composición que comprendía 25 g de hidrolizado de proteína de guisante (Marcor, Carlstadt, NJ), 33 g de Prolite 200 (aislado de proteína de trigo, Archer Daniels Midland Company Decatur, IL) 25 g de maltodextrina (Tate & Lyle, Decatur, IL) 10 g de inulina (Cargill, Minneapolis, MN), 2 g de goma de garrofín (Tic gum, Belcamp, MD) y 5 g de mezcla de vitamina E y ascorbato sódico (4:1 p/p). Se preparó una composición que contenía L. rhamnosus sp. y se secó como se describe en los ejemplos 1 y 2. El recuento inicial de bacterias vivas en la composición seca fue de 10,17 log UFC/g. Una muestra de este producto se sometió a la prueba de estabilidad acelerada descrita en el Ejemplo 1. La muestra dio lugar a una pérdida de 1,71 unidades log/g después de dos semanas, por lo que no superó la prueba de tolerancia.
c. Una composición que comprende aislado de proteína de suero: Se preparó otra composición que contenía 25 g de hidrolizado de proteína de guisante (Marcor, Carlstadt, NJ), 25 g de aislado de proteína de suero (Davisco, Eden Prairie, MN), 33 g de maltodextrina (Tate & Lyle, Decatur, IL) 10 g de inulina (Cargill, Minneapolis, MN), 2 g de goma Locust Bean (Tic gum, Belcamp, MD) y 5 g de mezcla de vitamina E y ascorbato de sodio (4:1 p/p). Se preparó una composición que contenía L. rhamnosus sp. y se secó como se describe en los ejemplos 1 y 2. El recuento inicial de bacterias vivas en la composición seca fue de 10,40 log UFC/g. Una muestra de este producto se sometió a la prueba de estabilidad acelerada descrita en el Ejemplo 1. La muestra dio lugar a una pérdida de 1,30 unidades log/g después de dos semanas, por lo que no superó la prueba de tolerancia.
d. Una composición que comprenda lactosa: Se preparó otra composición que contenía 50 g de hidrolizado de proteína de guisante (Marcor, Carlstadt, NJ) 33 g de lactosa (Foremost Farms, Rothschild, WI) 10 g de inulina (Cargill, Minneapolis, MN), 2 g de goma de garrofín (Tic gum, Belcamp, MD) y 5 g de mezcla de vitamina E y ascorbato sódico (4:1 p/p). Se preparó una composición que contenía L. rhamnosus sp. y se secó como se describe en los ejemplos 1 y 2. El recuento inicial de bacterias vivas en la composición seca fue de 9,77 log UFC/g. Una muestra de este producto se sometió a la prueba de estabilidad acelerada descrita en el Ejemplo 1. La muestra superó el primer mes de estabilidad, pero tuvo una pérdida de 1,89 unidades log/g después de 2 meses, por lo que no superó la prueba de tolerancia.
e. La composición de la presente invención: Se preparó una composición que contenía 65 g de hidrolizado de proteína de guisante (Marcor, Carlstadt, NJ) 10 g de lactosa (Foremost Farms, Rothschild, WI) 17 g de inulina (Cargill, Minneapolis, MN), 3 g de goma de garrofín (Tic gum, Belcamp, MD) y 5 g de mezcla de vitamina E y ascorbato sódico (4:1 p/p). Se preparó y secó una composición que contenía Bifidobacterium sp., como se describe en los Ejemplos 1 y 2, excepto que el pH de la solución de hidrolizado de proteína de guisante se ajustó a pH 8,5. El recuento inicial de bacterias vivas en la composición seca fue de 10,87 log UFC/g. Una muestra de este producto se sometió a un reto de estabilidad acelerada. La muestra sólo perdió 0,70 unidades log/g al cabo de 3 meses, por lo que superó la prueba de tolerancia.
Ejemplo 4. Efectos de la inulina en la estabilidad del almacenamiento
El código US Codex 72 permite el uso de oligosacáridos como la inulina y la maltodextrina en los preparados para lactantes. Se evaluó el efecto de los niveles de inulina del 0% al 30% en la composición. Se prepararon composiciones que contenían 50 g de hidrolizado de proteína de guisante (Marcor, Carlstadt, NJ), 43 g de lactosa (Foremost Farms, Rothschild, WI), 2 g de goma de garrofín (Tic gum, Belcamp, MD), 5 g de mezcla de vitamina E y ascorbato sódico (4:1 p/p), y 0 g, 10 g, 15 g o 30 g de inulina (la cantidad añadida de inulina se restó de la cantidad de lactosa en la composición). Las composiciones que contenían L. acidophilus sp. se prepararon y secaron como se describe en los ejemplos 1 y 2. Los recuentos iniciales de bacterias vivas en las composiciones secas con 0 g, 10 g, 15 g y 30 g de inulina fueron de 9,42, 9,57, 9,59 y 9,80 log UFC/g, respectivamente. Una muestra de cada composición se sometió a la prueba de estabilidad acelerada. La muestra que contenía 0 g de inulina (sin oligosacáridos) perdió 1,14 log unidad/g después de 2 meses y 2,25 log unidad/g después de 3 meses, mientras que las muestras que contenían 15 g y más de inulina perdieron menos de 2 log unidad/g después de 3 meses, por lo que se determinó que la cantidad mínima de inulina en la composición de la presente invención debe ser superior al10%.
Ejemplo 5. Efectos de los disacáridos en la estabilidad del almacenamiento
El código US Codex 72 restringe el uso de la trehalosa, pero permite el uso de la sacarosa y la lactosa en los preparados para lactantes. El siguiente ejemplo demuestra que la trehalosa fue sustituida con éxito por una mayor cantidad de proteína de guisante hidrolizada y sólo una pequeña cantidad del disacárido lactosa según la composición de la presente invención. Los siguientes ejemplos 5(a)-5(c) no están comprendidos en el alcance de las reivindicaciones y se proporcionan a título informativo.
a. Una composición que comprende trehalosa: Se preparó una composición que contenía 25 g de hidrolizado de proteína de guisante (Marcor, Carlstadt, NJ), 62 g de trehalosa (Cargill, Minneapolis, MN), 5 g de inulina (Cargill, Minneapolis, MN), 3 g de goma de garrofín (Tic gum, Belcamp, MD) y 5 g de una mezcla de vitamina E y ascorbato sódico (4:1 p/p). Se preparó una composición que contenía L. acidophilus sp. y se secó como se ha descrito en los ejemplos 1 y 2. El recuento inicial de bacterias vivas en la composición seca fue de 9,49 log UFC/g. Una muestra de la composición se sometió a la prueba de estabilidad acelerada. La muestra perdió 0,83 unidades log/g al cabo de 3 meses, lo que demuestra una estabilidad relativamente buena. No obstante, el uso de trehalosa no está permitido en los preparados para lactantes.
b. Efecto de la sustitución de la trehalosa por la lactosa: Se prepararon composiciones que contenían 50 g de hidrolizado de proteína de guisante (Marcor, Carlstadt, NJ), 2 g de goma de garrofín (Tic gum, Belcamp, MD), 5 g de mezcla de vitamina E y ascorbato sódico (4:1 p/p) y 33 g de lactosa (Foremost Farms, Rothschild, WI), 10 g de inulina (Cargill, Minneapolis, MN) o 13 g y 30 g de inulina. Las composiciones que contienen L. acidophilus sp. se prepararon y secaron como se describe en los ejemplos 1 y 2. Los recuentos iniciales de bacterias vivas en las composiciones secas con 33 g o 13 g de lactosa fueron de 9,57 log UFC/g y 9,80 log UFC/g, respectivamente. Una muestra de cada composición se sometió a la prueba de estabilidad acelerada. La muestra que comprendía 33 g de lactosa perdió 1,25 unidades log/g después de 1 mes, mientras que la muestra que comprendía 13g de lactosa duró 2 meses, por lo que se determinó que un 13% de lactosa y acompañada de un 50% de proteína de guisante hidrolizada en la composición estabilizadora puede sustituir eficazmente a la trehalosa.
c. Estabilidad de las composiciones sin trehalosa ni alginato: Para evaluar el efecto de la sustitución de ingredientes (por ejemplo, trehalosa y alginato) no deseables para una fórmula infantil en composiciones que tienen más del 50% de disacáridos, se utilizaron tres (3) composiciones que contenían 25 g de hidrolizado de proteína de guisante (Marcor, Carlstadt, NJ), 5 g de inulina (Cargill, Minneapolis, MN), 5 g de mezcla de vitamina E y ascorbato de sodio (4:1 p/p), 3 g de alginato (ISP Corp, Wayne, NJ) o 3 g de goma de algarrobín (Tic gum, Belcamp, MD), y 62 g de trehalosa (Cargill, Minneapolis, MN) o 62 g de lactosa (Foremost Farms, Rothschild, WI) fueron preparados (Tabla 1). Las composiciones que contenían L. rhamnosus sp. se prepararon y secaron como se describe en los ejemplos 1 y 2. Los recuentos iniciales de bacterias vivas en las tres composiciones secas fueron de aproximadamente 10 log UFC/g (Tabla 1). Una muestra de cada composición se sometió a una prueba de estabilidad acelerada. Sólo la composición que comprendía tanto alginato como trehalosa demostró una pérdida inferior a 1 unidad logarítmica/g después de 84 días, mientras que las otras dos composiciones, en las que la trehalosa y el alginato se sustituyeron por lactosa y goma garrofín, respectivamente, perdieron más de una unidad logarítmica/g después de sólo 28 días. Así, la trehalosa y el alginato son ingredientes esenciales en las composiciones, que suelen tener más de un 50% de disacáridos, para lograr el requisito de estabilidad de menos de 1 unidad logarítmica/g de pérdida después de 3 meses a 40 °C y 33% de humedad relativa.
Tabla 1. Efecto de la sustitución de la trehalosa y el alginato en la estabilidad de los probióticos
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Ejemplo 6. Efectos de los polisacáridos en la estabilidad del almacenamiento
El polisacárido proporciona un soporte estructural que es esencial en la composición probiótica. El código US Codex 72 restringe el uso de varios polisacáridos, como el alginato, pero permite el uso de la goma guar, la goma garrofín y el almidón en los preparados para lactantes. El alginato de sodio, la goma guar, la goma de garrofín y el almidón son polisacáridos disponibles en el mercado y se evaluó su efecto en la composición estabilizadora de la presente invención. Los ejemplos 6(a)-6(c) no están comprendidas en el alcance de las reivindicaciones, y se facilitan a título informativo.
a. Una composición que comprende goma guar: Se preparó una composición que contenía 36 g de hidrolizado de caseína (DMV International Nutritionals, Delhi, NY) 25 g de inulina (Cargill, Minneapolis, MN) 36 g de sacarosa (Sigma), y 3 g de goma guar (Tic guiri, Belcamp, MD). Se preparó una composición que contenía L. rhamnosus sp. y se secó como se describe en los ejemplos 1 y 2. El recuento inicial de bacterias vivas en la composición seca fue de 9,90 log UFC/g. Una muestra de este producto se sometió a la prueba de estabilidad acelerada descrita en el Ejemplo 1. La muestra superó el primer mes de estabilidad, pero tuvo una pérdida de 1,10 unidades log/g después de 2 meses, por lo que no superó la prueba de tolerancia.
b. Una composición que comprende alginato de sodio: Se preparó una composición que contenía 17 g de hidrolizado de caseína (DMV International Nutritionals, Delhi, NY) 5 g de inulina (Cargill, Minneapolis, MN) 75 g de sacarosa (Sigma), y 3 g de alginato de sodio (ISP Corp., Wayne, NJ). Se preparó una composición que contenía L. rhamnosus sp. y se secó como se describe en los ejemplos 1 y 2. El recuento inicial de bacterias vivas en la composición seca fue de 9,90 log UFC/g. Una muestra de este producto se sometió a la prueba de estabilidad acelerada descrita en el Ejemplo 1. La muestra superó el primer mes de estabilidad, pero tuvo una pérdida de 1,25 unidades log/g después de 2 meses, por lo que no superó la prueba de tolerancia.
c. Una composición que comprende goma de garrofín: Se preparó una composición que contenía 25 g de hidrolizado de proteína de guisante (Marcor, Carlstadt, NJ), 5 g de inulina (Cargill, Minneapolis, MN), 62 g de trehalosa (Cargill, Minneapolis, MN), 3 g de goma de garrofín (Tic Gums, Belcamp, MD) y 5 g de mezcla de vitamina E y ascorbato de sodio (4:1 p/p). Se preparó una composición que contenía L. rhamnosus sp. y se secó como se describe en los ejemplos 1 y 2. El recuento inicial de bacterias vivas en la composición seca fue de 9,93 log UFC/g. Una muestra de este producto se sometió a la prueba de estabilidad acelerada descrita en el Ejemplo 1. La muestra superó la estabilidad de 2 meses con una pérdida de 0,81 unidades log/g. Se determinó que la goma garrofín puede sustituir la funcionalidad del alginato en las composiciones probióticas estabilizadas.
Ejemplo 7. Fórmula infantil
Se preparó una composición seca estable que comprendía Bifidobacterium sp. de acuerdo con el Ejemplo 1, seguida de un tamizado en dos grupos de tamaño de partícula (por encima de 50 pm y por debajo de 250 pm). Se preparó una fórmula infantil con bacterias probióticas mezclando 99,9 g de Gerber Good Start (Nestle Infant Nutrition, Florham Park, NJ.) con 0,1 g de las partículas de la composición seca en el intervalo de tamaño entre 50 pm y 250 pm). El producto final contenía aproximadamente 108 u Fc de Lactobacillus GG por cada 100 g de fórmula infantil. Las fórmulas infantiles probióticas se envasaron en botellas de HDPE de 180 cm3 y se expusieron a una temperatura/humedad controlada de 40°C/33%HR. El producto se sometió a pruebas mensuales de estabilidad microbiológica durante un período de 12 meses o hasta que se observó una reducción del recuento de ensayos por debajo de 5 x 107/unidad de dosis.
Ejemplo 8. Suplemento probiótico
Una composición seca estable que comprendía Lactobacillus acidophilus se preparó según el Ejemplo 1 y se formuló en formas de dosificación oral, como comprimidos, cápsulas o cápsulas. Los comprimidos con sabor a naranja que contenían 99,9 g de un agente de compresión (dextrosa) y 0,1 g de las partículas secas de la formulación en el intervalo de tamaño entre 50 pm y 250 pm se prepararon por compresión directa en una máquina rotativa utilizando un utillaje cóncavo estándar de 15,24 cm. El producto final contenía aproximadamente108 UFC/unidad de dosis. La dureza de los comprimidos estaba en el intervalo de 8-10 kp y los tiempos de desintegración fueron de aproximadamente 20 segundos. Los comprimidos se envasaron en frascos de polietileno de alta densidad de 180 cm3 de 100 comprimidos cada uno y se expusieron a una temperatura/humedad controlada de 40°C/33%HR. El producto se sometió a pruebas mensuales de estabilidad microbiológica durante un período de 12 meses o hasta que se observó una reducción del recuento de ensayos por debajo de 1 x 106/unidad de dosis. Ejemplo 9. Una bebida funcional
Una composición seca estable que comprende Lactobacillus acidophilus se preparó según el Ejemplo 1 y se formuló en una mezcla seca que contenía (% en peso) 71% de sacarosa, 14% de maltodextrina, 10% de inulina, 2% de dextrosa, 1% de ácido cítrico anhidro, 0,3% de goma acacia, 0,3% de aromatizantes, 0,3% de fosfato tricálcico y 0,1% de partículas secas de la composición probiótica (L. acidophilus) en el intervalo de tamaño entre 50 pm y 250 pm. El producto final contiene aproximadamente 109 ufc/unidad de dosis (30 g de mezcla seca). El producto se envasó en pequeñas bolsas de papel de aluminio (30 g de dosis unitaria/bolsa) para su consumo removiendo en 340 ml de agua. La estabilidad de las bacterias probióticas en la mezcla seca de la bebida se sometió a pruebas mensuales de estabilidad microbiológica durante un período de 12 meses o hasta que se observó una reducción del recuento del ensayo por debajo de 1 x 107/unidad de dosis.
Ejemplo 10. Multivitaminas/comprimidos probióticos
Se produjeron diez (10) g de composición de polvo seco como se describe en el Ejemplo 1. Para el tableteado, la composición probiótica seca y estable (100 mg) se mezcló con 400 mg de polvo multivitamínico disponible en el mercado (Centrum®, Pfizer) que contenía un 2% en peso de estearato de magnesio y un 2% en peso de sílice pirógena hidrófila (AEROSIL® 200, Evonik Industries) y se comprimió en un equipo manual de prensado de comprimidos (utilizando una carcasa de 12,7 cm de diámetro para comprimidos). Cada comprimido contenía aproximadamente 107 ufc/comprimido). Los comprimidos se envasaron en frascos de polietileno de alta densidad de 180 cm3 de 100 comprimidos cada uno y se expusieron a una temperatura/humedad controlada de 40°C/33%HR. Los frascos se sometieron a pruebas mensuales de estabilidad microbiológica durante un período de 12 meses o hasta que se observó una reducción del recuento de ensayos por debajo de 1 x 106/comprimido.
El término "aproximadamente", como se utiliza en el presente documento, cuando se refiere a un valor medible, como una cantidad, un porcentaje y similares, pretende abarcar variaciones de ±20% o ±10%, más preferentemente ±5%, incluso más preferentemente ±1%, y aún más preferentemente ±0,1% del valor especificado, ya que tales variaciones son apropiadas.

Claims (22)

REIVINDICACIONES
1. Una composición seca que comprende uno o más microorganismos probióticos viables, una o más proteínas hidrolizadas, uno o más disacáridos, uno o más oligosacáridos y uno o más polisacáridos, en la que la composición comprende al menos un 40% de las una o más proteínas hidrolizadas en base al peso seco total de la composición, y las una o más proteínas hidrolizadas se seleccionan del grupo que consiste en caseína hidrolizada, proteína de suero hidrolizada, proteína de guisante hidrolizada, proteína de soja hidrolizada y combinaciones de las mismas, en la que la composición comprende menos del 30% de uno o más disacáridos, en base al peso seco total de la composición, y los uno o más disacáridos se seleccionan del grupo que consiste en sacarosa, lactosa y combinaciones de los mismos, en la que la composición comprende entre el 1 y el 30% de uno o más oligosacáridos, en base al peso seco total de la composición, y el uno o más oligosacáridos se seleccionan del grupo que consiste en inulina, maltodextrinas, dextranos, fructo-oligosacáridos (FOS), galacto-oligosacáridos (GOS), manano-oligosacáridos (MOS), y combinaciones de los mismos, en la que la composición comprende 0,1-40% de uno o más polisacáridos, en base al peso seco total de la composición, y los uno o más polisacáridos se seleccionan del grupo que consiste en carragenina, goma guar, goma acacia, goma de garrofín, almidones, almidones modificados y combinaciones de los mismos, en la que la composición tiene una viabilidad de al menos 1x1010 UFC/g, y en la que la composición tiene una pérdida de viabilidad de menos de 1 unidad log/g después de 3 meses a una temperatura de 40 °C y una humedad relativa del 33%.
2. La composición de la reivindicación 1, en la que la composición comprende una cantidad eficaz de uno o más microorganismos probióticos viables para proporcionar un beneficio probiótico a un huésped en un producto dietético especial.
3. La composición de la reivindicación 1, en la que el microorganismo probiótico viable se selecciona del grupo que consiste en bacterias probióticas vivas, hongos y levaduras.
4. La composición de la reivindicación 1, en la que la composición comprende al menos el 50% de una o más proteínas hidrolizadas, en base al peso seco total de la composición.
5. La composición de la reivindicación 1, en la que la composición comprende menos del 20% de uno o más disacáridos, en base al peso seco total de la composición.
6. La composición de la reivindicación 1, en la que la composición comprende entre el 5 y el 30% de uno o más oligosacáridos, en base al peso seco total de la composición.
7. La composición de la reivindicación 1, en la que la composición comprende entre el 1 y el 10% de uno o más polisacáridos, en base al peso seco total de la composición.
8. La composición de la reivindicación 1, que comprende además uno o más agentes adicionales.
9. La composición de la reivindicación 8, en la que la composición comprende 0,5-10% de uno o más agentes adicionales, en base al peso total de la composición.
10. La composición de la reivindicación 8, en la que uno o más agentes adicionales se seleccionan del grupo que consiste en sales de ácido carboxílico, tocoferoles y sus combinaciones.
11. La composición de la reivindicación 10, en la que las sales de ácido carboxílico se seleccionan del grupo que consiste en sales de ácido ascórbico y sales de ácido cítrico.
12. La composición de la reivindicación 8, en la que el uno o más agentes adicionales comprenden uno o más tocoferoles y una o más sales de ácido carboxílico, en una relación de peso de 1:4 a 4:1.
13. La composición de la reivindicación 8, en la que el uno o más agentes adicionales comprenden vitamina E y ascorbato de sodio, en una relación de peso de 4:1.
14. Un procedimiento de preparación de la composición de la reivindicación 1, que comprende:
(a) combinar el uno o más microorganismos probióticos viables, la una o más proteínas hidrolizadas, el uno o más disacáridos, el uno o más oligosacáridos y el uno o más polisacáridos en un disolvente acuoso alcalino para formar una pasta;
(b) la congelación rápida de la pasta en nitrógeno líquido para formar partículas sólidas congeladas en forma de perlas, gotas o filamentos;
(c) una etapa de secado primario de las partículas sólidas congeladas por evaporación, al vacío, manteniendo la temperatura de las partículas por encima de su temperatura de congelación, mediante lo cual se forma una formulación principalmente seca; y
(d) un secado secundario de la formulación primariamente secada a alto vacío y a una temperatura de la fuente de calor de 20°C o superior durante un tiempo suficiente para reducir la actividad de agua de la formulación primariamente secada a 0,3 Aw o menor, por medio de lo cual se prepara la composición de la reivindicación 1.
15. El procedimiento de la reivindicación 14, que comprende además esterilizar la una o más proteínas hidrolizadas, el uno o más disacáridos, el uno o más oligosacáridos y el uno o más polisacáridos antes de la etapa (a).
16. El procedimiento de la reivindicación 9, que comprende además cortar, triturar, moler o pulverizar la composición en un polvo de deslizamiento libre.
17. El procedimiento de la reivindicación16, en el que el tamaño de las partículas del polvo es inferior a aproximadamente 1000 pm.
18. El procedimiento de la reivindicación 14, en el que la composición comprende una cantidad eficaz de uno o más microorganismos probióticos viables para proporcionar un beneficio probiótico a un huésped en un producto dietético especial.
19. El procedimiento de la reivindicación 14, que comprende además la elaboración del producto dietético especial con la composición.
20. El procedimiento de la reivindicación 14, en el que el producto dietético especial se selecciona del grupo que consiste en una fórmula para lactantes, una fórmula de continuación, un alimento procesado a base de cereales, un alimento para lactantes en lata y un alimento especial con fines médicos.
21. El procedimiento de la reivindicación 19, en el que el producto dietético especial es una fórmula infantil.
22. Un procedimiento de preparación de una fórmula infantil con la composición de la reivindicación 1, que comprende:
(a) esterilizar la una o más proteínas hidrolizadas, el uno o más disacáridos, el uno o más oligosacáridos y el uno o más polisacáridos;
(b) combinar el uno o más microorganismos probióticos viables esterilizados, la una o más proteínas hidrolizadas esterilizadas, el uno o más disacáridos esterilizados, el uno o más oligosacáridos esterilizados y el uno o más polisacáridos esterilizados en un disolvente acuoso alcalino para formar una pasta;
(c) la congelación rápida de la pasta en nitrógeno líquido para formar partículas sólidas congeladas en forma de perlas, gotas o filamentos;
(d) una etapa de secado primario de las partículas sólidas congeladas por evaporación, al vacío, manteniendo la temperatura de las partículas por encima de su temperatura de congelación, mediante lo cual se forma una formulación principalmente seca;
(e) el secado secundario de la formulación primariamente secada a alto vacío y a una temperatura de la fuente de calor de 20°C o superior durante un tiempo suficiente para reducir la actividad de agua de la formulación primariamente secada a 0,3 Aw o menor, mediante lo cual se prepara la composición de la reivindicación 1;
(f) cortar, triturar, moler o pulverizar la composición de la reivindicación 1 para dar un polvo de deslizamiento libre, en el que el tamaño de las partículas del polvo sea inferior a aproximadamente 1000 pm y el polvo comprenda una cantidad eficaz de uno o más microorganismos probióticos viables para proporcionar un beneficio probiótico a un huésped en una fórmula infantil; y
(g) elaborar la fórmula infantil con el polvo.
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