UA138809U

UA138809U - METHOD OF PREPARATION OF MICROCAPSULES WITH LACTO OR BIFIDOBACTERIA

Info

Publication number: UA138809U
Application number: UAU201905453U
Authority: UA
Inventors: Катерина Георгіївна Іоргачова; Ганна Володимирівна Коркач; Діана Павлівна Шевцова
Original assignee: Одеська Національна Академія Харчових Технологій
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2019-12-10

Abstract

Спосіб одержання мікрокапсул з лакто- або біфідобактеріями включає приготування розчину гелеутворюючої речовини, введення мікроорганізмів в розчин гелеутворюючої речовини, додавання до отриманої суміші розчину кальцію хлориду і наступну витримку мікрокапсул, що утворилися. Спочатку окремо готують 2-2,5 мас. % водний розчин низькоетирифікованого пектину та кислотний розчин, який містить 2-2,5 мас. % хітозану і 30-35 мас. % оцтової кислоти. Одержані розчини змішують і до суспензії, що утворилась, додають 3-4 мас. % бактеріального концентрату Bifidobacterium Bifidum або Lactobacilus plantarum в концентрації 107-109 КУО/г і 22-25 мас. % води. Отриману суміш перемішують протягом 5-15 хв і додають 10 %-ий водний розчин кальцію хлориду. Суміш перемішують 5-15 хв і витримують протягом 30-45 хв. Процес здійснюють при температурі 32-38 °C.A method of preparing microcapsules with lacto- or bifidobacteria comprises preparing a gelling agent solution, introducing microorganisms into the gelling agent solution, adding calcium chloride solution to the resulting mixture, and then holding the formed microcapsules. First, prepare separately 2-2.5 wt. % aqueous solution of low-esterified pectin and an acid solution containing 2-2.5 wt. % chitosan and 30-35 wt. % acetic acid. The resulting solutions are mixed and to the resulting suspension is added 3-4 wt. % bacterial concentrate of Bifidobacterium Bifidum or Lactobacilus plantarum at a concentration of 107-109 CFU / g and 22-25 wt. % water. The resulting mixture was stirred for 5-15 min and a 10% aqueous solution of calcium chloride was added. The mixture is stirred for 5-15 minutes and incubated for 30-45 minutes The process is carried out at a temperature of 32-38 ° C.

Description

Корисна модель належить до мікрокапсулювання і розкриває спосіб одержання мікрокапсул з лакто- або біфідобактеріями в оболонці, яка складається з суміші пектину та хитозану, які можуть використовуватись у харчовій промисловості, зокрема в кондитерській галузі.The utility model belongs to microencapsulation and discloses a method of obtaining microcapsules with lacto- or bifidobacteria in a shell consisting of a mixture of pectin and chitosan, which can be used in the food industry, in particular in the confectionery industry.

Відомо винахід за патентом РО 2598736 С2, МПК АбІК 9/50, АЄІК 35/48, Аб1ТР 3/10, опубл. 27.09.2016) "Способ микроинкапсулирования клеток сертоли, получаемье микрокапсуль! и их применение для предотвращения и лечения сахарного диабета 1 типа". Винахід належить до способу отримання мікрокапсул на основі гідрогелю, що містять клітини сертолі, як оболонки яких використовується натрію альгінат в концентрації від 1 до 5 95 мас/об. Недоліком даного способу є використання досить високої концентрації клітин сертолі (більше 90 95) в сольовому розчині альгінату натрію, що ускладнює процес мікрокапсулювання і призводить до утворення мікрокапсул неправильної форми і їх злипання.The invention is known under patent RO 2598736 C2, IPC AbIK 9/50, AEIK 35/48, Ab1TR 3/10, publ. 27.09.2016) "Method of microencapsulation of Sertoli cells, resulting microcapsules! and their use for the prevention and treatment of type 1 diabetes." The invention relates to a method of obtaining hydrogel-based microcapsules containing Sertoli cells, the shells of which use sodium alginate in a concentration of 1 to 5 95 wt/vol. The disadvantage of this method is the use of a fairly high concentration of Sertoli cells (more than 90-95) in a saline solution of sodium alginate, which complicates the process of microencapsulation and leads to the formation of irregularly shaped microcapsules and their sticking together.

Відома міжнародна заявка (М/О 03018186, МПК А2ЗІ 1/00, А23І 1/0532, А2ЗІ 1/30, АбІК 9/20, АбІК 9/50, АбІТК 47/04, опубл. 2003.03.06) "старіє соаієд тістосарзціев", що належить до способу отримання мікрокапсул з Са-альгінатним покриттям, що містять ліпофільні компоненти.Known international application (M/O 03018186, IPC A2ZI 1/00, A23I 1/0532, A2ZI 1/30, AbIK 9/20, AbIK 9/50, AbITK 47/04, publ. 2003.03.06) "stariye soaied testosarztsiev ", which belongs to the method of obtaining microcapsules with Ca-alginate coating containing lipophilic components.

Спосіб є досить близьким аналогом винаходу, проте не йдеться про контрольоване вивільнення інкапсульованої ліпофільної речовини в умовах шлунково-кишкового тракту.The method is a fairly close analogue of the invention, but it is not about the controlled release of an encapsulated lipophilic substance in the conditions of the gastrointestinal tract.

Відомо винахід (ВО Мо 2287983, кл. АбІК 9/58, АбІК 47/36, ВО1У 2/00, 2006.11.27) "Способ получения оболочки для кишечнорастворимьїх полимерньїх капсул". У рішенні пропонується спосіб отримання модифікованої Са-альгінатної матриці і використання її як оболонку капсул, здатної розчинятися в середовищі кишечнику, що забезпечує захист інкапсульованої речовини в умовах шлунка. Рішення не передбачає використання модифікуючих добавок (полісахаридів) до матриці, а також пробіотичних мікроорганізмів як інкапсулянту.The invention is known (VO Mo 2287983, class AbIK 9/58, AbIK 47/36, VO1U 2/00, 2006.11.27) "Method of obtaining a shell for enteric-soluble polymer capsules". The solution proposes a method of obtaining a modified Ca-alginate matrix and using it as a capsule shell capable of dissolving in the intestinal environment, which provides protection of the encapsulated substance in the conditions of the stomach. The solution does not involve the use of modifying additives (polysaccharides) to the matrix, as well as probiotic microorganisms as an encapsulant.

Найближчим аналогом корисної моделі, що заявляється, є спосіб іммобілізації мікроорганізмів за допомогою альгінату натрію. У цьому способі використовувалась суміш різних культур мікроорганізмів (І. асідорнійй5, Ї. савзеї, В. Бійдит, и В. Гопдит) та альгінату натрію, яка вводилась у 0,1 М розчин Сасіг крізь ігли з діаметром 0,11 мм. Отримані капсули мали розміри 0,5-1 мм у діаметрі. Потім капсули промивалися 0,1 95 лептонним розчином і залишалися для зміцнення на 1 год. при 4 "С. (Чатіен М. Гаккі5, РИ.О., Епсарзшіайоп апаThe closest analogue of the claimed useful model is the method of immobilizing microorganisms using sodium alginate. This method used a mixture of different cultures of microorganisms (I. asidornii5, Y. savzei, V. Biydit, and V. Hopdit) and sodium alginate, which was injected into a 0.1 M Sasig solution through needles with a diameter of 0.11 mm. The resulting capsules were 0.5-1 mm in diameter. Then the capsules were washed with 0.1 95 lepton solution and left to harden for 1 hour. at 4 "S. (Chatien M. Hakki5, RY.O., Epsarzshiayop apa

Сопігоїїєд Неїієазе ТесНпоіодієв іп Роой Зузієтв Віаскмеї! Рибіїєпіпуд 2007 р. 173).Sopigoiiied Neiiiase TesNpoiodiev ip Rooi Zuzietv Viaskmei! Rybiyepipud 2007. 173).

Найближчий аналог і корисна модель, що заявляється, мають наступні спільні ознаки: - приготування розчину гелеутворючої речовини; - введення мікроорганізмів у розчин гелеутворючої речовини; - перемішування отриманої суміші з розчином Сас»; - витримка капсул, що утворилися.The closest analogue and the claimed useful model have the following common features: - preparation of a solution of a gel-forming substance; - introduction of microorganisms into the gel-forming substance solution; - mixing the resulting mixture with the solution of Sas"; - aging of the formed capsules.

Але спосіб-найближчий аналог має суттєві недоліки, а саме: - він не придатний до кондитерського виробництва, тому що утворені капсули мають великий розмір (0,5-1,0 мм); - альгінат натрію має досить високу вартість, що впливає на собівартість технології; - додатково використовується лептонний розчин, що також впливає на собівартість продукту; - для вистоювання капсул використовують понижену температуру 4 "С; - для здійснення способу необхідне спеціальне обладнання для проведення екструзії.But the method-the closest analogue has significant disadvantages, namely: - it is not suitable for confectionery production, because the formed capsules have a large size (0.5-1.0 mm); - sodium alginate has a rather high cost, which affects the cost of the technology; - lepton solution is additionally used, which also affects the cost of the product; - a low temperature of 4 "С is used for standing the capsules; - special equipment for extrusion is required for the implementation of the method.

В основу корисної моделі поставлено задачу створити удосконалений спосіб одержання мікрокапсул з лакто- або біфідобактеріями, в якому шляхом використання природних, біодеградованих, органічних, нетоксичних полімерів забезпечити скорочення і спрощення технологічного процесу.The basis of a useful model is the task of creating an improved method of obtaining microcapsules with lacto- or bifidobacteria, in which, by using natural, biodegradable, organic, non-toxic polymers, the reduction and simplification of the technological process can be ensured.

Поставлена задача вирішена способом одержання мікрокапсул з лакто- або біфідобактеріями, що включає приготування розчину гелеутворюючої речовини, введення мікроорганізмів в розчин гелеутворюючої речовини, додавання до отриманої суміші розчину кальцію хлориду і наступну витримку мікрокапсул, що утворилися. Згідно з корисною моделлю, спочатку окремо готують 2-2,5 мас.9о водний розчин низькоетерифікованого пектину і кислотний розчин, що містить 2-2,5 мас. 95 хітозану і 30-35 мас. 95 оцтової кислоти, одержані розчини змішують і до суспензії що утворилась, додають 3-4 мас.95 бактеріального концентрату В.біййаит або І. Ріапіагит в концентрації 107-109 КУО/г і 22-25 мабс. 95 води, отриману суміш перемішують протягом 5-15 хв і додають 10 95-ий водний розчин кальцію хлориду, суміш перемішують 5-15 хв і витримують протягом 30-45 хв, при цьому процес здійснюють при температурі 32-38 70.The task was solved by the method of obtaining microcapsules with lacto- or bifidobacteria, which includes the preparation of a solution of a gel-forming substance, the introduction of microorganisms into a solution of a gel-forming substance, the addition of a calcium chloride solution to the resulting mixture, and the subsequent aging of the formed microcapsules. According to a useful model, first prepare separately 2-2.5 wt.9% aqueous solution of low-esterified pectin and an acid solution containing 2-2.5 wt. 95 chitosan and 30-35 wt. 95 of acetic acid, the resulting solutions are mixed, and 3-4 wt.95 of bacterial concentrate B.biyyait or I. Riapiagit in a concentration of 107-109 CFU/g and 22-25 mabs are added to the resulting suspension. 95 of water, the resulting mixture is stirred for 5-15 minutes and 10 95th aqueous solution of calcium chloride is added, the mixture is stirred for 5-15 minutes and kept for 30-45 minutes, while the process is carried out at a temperature of 32-38 70.

Технічним результатом корисної моделі є скорочення і спрощення технологічного циклу, отримання мікрокапсул з природних, біодеградованих, органічних, нетоксичних полімерів, які бо зберігають структуру мікрокапсули і мають здатність до руйнування відповідно з вимогами до кишковорозчинних оболонок мікрокапсул. Одержані мікрокапсули здатні доставити мікроорганізми в нижні відділи шлунково-кишкового тракту, де вони найбільш ефективно всмоктуються клітинами слизової, і забезпечити пролонговане, стабільне вивільнення лакто- та біфідобактерій.The technical result of the useful model is the shortening and simplification of the technological cycle, obtaining microcapsules from natural, biodegradable, organic, non-toxic polymers, which preserve the structure of the microcapsule and have the ability to break down in accordance with the requirements for enteric shells of microcapsules. The obtained microcapsules are able to deliver microorganisms to the lower parts of the gastrointestinal tract, where they are most effectively absorbed by the cells of the mucous membrane, and to ensure a prolonged, stable release of lactobacilli and bifidobacteria.

Скорочення технологічного циклу при здійсненні запропонованого способу досягається за рахунок того, що мікрокапсули утворюються в результаті додавання суспензії мікроорганізмів і полімеру в розчин зшиваючого агента, при цьому операції екструзії не потрібно.Reduction of the technological cycle when implementing the proposed method is achieved due to the fact that microcapsules are formed as a result of adding a suspension of microorganisms and a polymer to a solution of a cross-linking agent, while the extrusion operation is not required.

Наявність хітозану та пектину в складі полімерної оболонки мікрокапсул забезпечує формування оболонки поліелектролітичного комплексу на поверхні структури з можливим подальшим поширенням реакції між макромолекулами поліелектролітів углиб ядра, за рахунок цього застосування способу, згідно з корисною моделлю, дозволяє отримати мікрокапсули, які при технологічному процесі зберігають міцність, а також цілісність в моделюючому кислому середовищі шлунка і розчиняються в середовищі, яке моделює рН кишечнику.The presence of chitosan and pectin in the polymer shell of microcapsules ensures the formation of a shell of a polyelectrolyte complex on the surface of the structure with the possible further spread of the reaction between macromolecules of polyelectrolytes deep into the core, due to this application of the method, according to a useful model, it is possible to obtain microcapsules that retain strength during the technological process, as well as integrity in the simulating acidic environment of the stomach and dissolve in the environment that simulates the pH of the intestine.

Як ліофілізовану культуру біфідобактерій використовують ліофілізований бактеріальний концентрат В.Гопдит в концентрації 109 КУО/г або ліофілізований бактеріальний концентратAs a lyophilized culture of bifidobacteria, lyophilized bacterial concentrate V. Hopdit at a concentration of 109 CFU/g or lyophilized bacterial concentrate is used

В.ріїдит в концентрації 109 КУО/г, або ліофілізований бактеріальний концентрат І.ріапіагит в концентрації 10? КУО/г або ліофілізований бактеріальний концентрат І Леппепіцт в концентрації 109 КУО/г. Спосіб не обмежується застосуванням зазначених в прикладах бактеріальних концентратів або їх сумішей в різних співвідношеннях, а також зазначеного в прикладах фізичного стану лакто- та біфідобактерій: мікроорганізми можуть бути використані як у ліофілізованому стані, так і в рідкій формі бактеріального концентрату.B. riidit in a concentration of 109 CFU/g, or lyophilized bacterial concentrate I. riapiagite in a concentration of 10? CFU/g or lyophilized bacterial concentrate I Leppepitz at a concentration of 109 CFU/g. The method is not limited to the use of bacterial concentrates specified in the examples or their mixtures in various ratios, as well as the physical state of lacto- and bifidobacteria specified in the examples: microorganisms can be used both in a lyophilized state and in a liquid form of a bacterial concentrate.

Перевагами корисної моделі є: - використання іншого полісахариду як речовини, що утворює захисну оболонку - низькоетерифікованого пектину та хітозану; - зміна порядку виконання операцій, а саме - додавання розчину СасСі2 до суміші мікроорганізмів і гелеутворюючої речовини; - температурний режим проведення операції 32-38 "С.The advantages of a useful model are: - the use of another polysaccharide as a substance that forms a protective shell - low-esterified pectin and chitosan; - changing the order of performing operations, namely - adding a solution of CaCl2 to a mixture of microorganisms and a gel-forming substance; - the temperature regime for the operation is 32-38 "C.

Перелічені відмітні ознаки дозволили забезпечити рівномірний розподіл полісахаридів та мікробних клітин до введення осаджуючої речовини - СасСі». Температурний режим способуThe listed distinctive features made it possible to ensure an even distribution of polysaccharides and microbial cells before the introduction of the precipitating substance - СасСи". The temperature regime of the method

Зо підібрано експериментально. При зниженні температури «32 "С в'язкість розчину полісахаридів висока, що негативно впливає на хід рівномірного розподілення мікроорганізмів по всьому об'єму, а температура більше 40 "С негативно впливає на життєдіяльність біфідобактерій, тому була вибрана межа в 38 "С.Zo was selected experimentally. When the temperature drops to "32" C, the viscosity of the polysaccharide solution is high, which negatively affects the process of uniform distribution of microorganisms throughout the volume, and a temperature of more than 40 "C negatively affects the vital activity of bifidobacteria, therefore the limit of 38 "C was chosen.

Спосіб здійснюється у наступному порядку: низькоетирифікований пектин у кількості 2-2,5 95 до кінцевої маси суміші, завантажується у ємність мішалки з високими обертами робочого органа, до нього додається 30-35 95 води та здійснюється перемішування протягом 5-15 хв.The method is carried out in the following order: low-esterified pectin in the amount of 2-2.5 95 to the final mass of the mixture is loaded into the capacity of a mixer with high revolutions of the working body, 30-35 95 of water is added to it and stirring is carried out for 5-15 minutes.

Паралельно готується розчин хітозану: хітозан у кількості 2-2,5 95 до кінцевої маси суміші завантажується у ємність мішалки з високими обертами робочого органа, до нього додається 30-35 90 2 У0-ої оцтової кислоти, здійснюється перемішування протягом 5-15 хв. Одержані розчини з'єднуються і до одержаної суспензії вводиться біомаса мікроорганізмів в кількості 3- 4 95 до кінцевої маси суміші та додається 22-25 95 води, після чого здійснюється перемішування суміші протягом 5-15 хв. В отриману суміш вводиться СасСі» у вигляді водного розчину в кількості 3-4 дота води 29-33 95. Потім суміш перемішується протягом 5-15 хв, а в кінці процесу - витримується 30-45 хв для зміцнення захисних оболонок. Температура проведення процесу становить 32-38 "С.In parallel, a chitosan solution is prepared: chitosan in the amount of 2-2.5 95 to the final mass of the mixture is loaded into the capacity of the mixer with high revolutions of the working body, 30-35 90 2 U0 acetic acid is added to it, stirring is carried out for 5-15 minutes. The obtained solutions are combined and the biomass of microorganisms in the amount of 3-4 95 to the final mass of the mixture is introduced into the resulting suspension and 22-25 95 of water is added, after which the mixture is mixed for 5-15 minutes. SaSi" is introduced into the resulting mixture in the form of an aqueous solution in the amount of 3-4 parts of water 29-33 95. Then the mixture is stirred for 5-15 minutes, and at the end of the process - it is kept for 30-45 minutes to strengthen the protective shells. The temperature of the process is 32-38 "С.

Приклад 1. Одержали мікрокапсули з біфідобактеріями, як наведено вище. Для цього наважку низькоетирифікованого пектину 0,2 г переносили у стакан магнітної мішалки і додавали 5 мл води. Отриману суміш перемішували протягом 10 хв. Паралельно готували розчин хітозану: наважку хітозану 0,2 г переносили у стакан магнітної мішалки і додавали 5 мл 2 95 оцтової кислоти. Суміш перемішували протягом 10 хв. В одержану суспензію внесли 1,5 г біомаси мікроорганізмів Вітідорасієтішт Війдит і 10 мл води. Отриману суміш знову перемішували 10 хв, після чого вносили 10 мл 1095 розчину СаСі? та продовжували перемішування протягом 10 хв. Після закінчення цих операцій суміш залишали на 30 хв у спокої для зміцнення мікрокапсул. Протягом всього процесу температуру суміші підтримували в межах 360,5 70.Example 1. Microcapsules with bifidobacteria were obtained as described above. For this, a weight of low-esterified pectin of 0.2 g was transferred to a glass of a magnetic stirrer and 5 ml of water was added. The resulting mixture was stirred for 10 min. A chitosan solution was prepared in parallel: a chitosan measurement of 0.2 g was transferred to a beaker of a magnetic stirrer and 5 ml of 2 95 acetic acid was added. The mixture was stirred for 10 min. 1.5 g of biomass of Vitidorasietisht Viydyt microorganisms and 10 ml of water were added to the resulting suspension. The resulting mixture was stirred again for 10 min, after which 10 ml of 1095 solution of CaSi? and continued stirring for 10 min. After these operations, the mixture was left alone for 30 minutes to strengthen the microcapsules. During the entire process, the temperature of the mixture was maintained within 360.5 70.

В отриманій суміші знаходяться мікрокапсули з мікроорганізмами та невелика кількість мікроорганізмів, які не були включені у мікрокапсули.The resulting mixture contains microcapsules with microorganisms and a small amount of microorganisms that were not included in the microcapsules.

Приклад 2. Одержали мікрокапсули, як наведено у прикладі 1, але використовували суспензію І .ріапїагит.Example 2. Microcapsules were obtained as given in example 1, but a suspension of I. riapiagit was used.

Експериментальним підтвердженням утворення мікрокапсули є виживання мікроорганізмів в умовах впливу зовнішніх агресивних чинників.Experimental confirmation of microcapsule formation is the survival of microorganisms under the influence of external aggressive factors.

Природні полімери, які входять до складу оболонки мікрокапсули, є нетоксичними, біодеградованими матеріалами.The natural polymers that make up the shell of the microcapsule are non-toxic, biodegradable materials.

Крім того, і пектин, і хітозан належать до пребіотиків.In addition, both pectin and chitosan belong to prebiotics.

Застосування мікрокапсул для трансферу біфідобактерій через агресивні середовища шлунково-кишкового тракту людини у складі кондитерських виробів дозволить значною мірою підвищити ефективність їх застосування з метою профілактики дисбактеріозу кишечнику людини.The use of microcapsules for the transfer of bifidobacteria through the aggressive environment of the human gastrointestinal tract as part of confectionery products will allow to significantly increase the effectiveness of their use for the purpose of preventing human intestinal dysbacteriosis.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA

The method of obtaining microcapsules with lacto- or bifidobacteria, which includes the preparation of a solution of a gel-forming substance, the introduction of microorganisms into a solution of a gel-forming substance, the addition of a calcium chloride solution to the resulting mixture, and the subsequent exposure of the formed microcapsules, which is distinguished by the fact that 2-2 are first separately prepared, 5 mab.

An aqueous solution of low-esterified pectin and an acid solution containing 2-2.5 mg.

of chitosan and 30-35 wt. 95 of acetic acid, the resulting solutions are mixed and 3-4 wt.95 of the bacterial concentrate Viidobasieyts Viydit or I astorasiy5 riapiagite in a concentration of 107-409 CFU/g and 22-25 wt. 95 of water, the resulting mixture is stirred for 5-15 minutes and 10 95th aqueous solution of calcium chloride is added, the mixture is stirred for 5-15 minutes and kept for 30-45 minutes, while the process is carried out at a temperature of 32-38 "С.