Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОКАПСУЛ С БИФИДОБАКТЕРИЯМИ

Изобретение относится к области инкапсуляции и может быть использовано в пищевой промышленности и сельском хозяйстве.

Ранее были известны способы получения микрокапсул.

В патенте РФ 2173140 (МПК A61K 009/50, A61K 009/127 опубликован 10.09.2001) предложен способ получения кремнийорганолипидных микрокапсул с использованием роторно-кавитационной установки, обладающей высокими сдвиговыми усилиями и мощными гидроакустическими явлениями звукового и ультразвукового диапазона для диспергирования.

Недостатком данного способа является использование специального оборудования - роторно-кавитационной установки, что усложняет промышленную реализацию способа получения микрокапсул.

Известен способ получения микрокапсулированных форм лактобактерий с помощью водных растворов сшитого или линейного поливинилпирролидона (патент США 5733568, НПК 424-422, 1998 г.). Суть его заключается в следующем: лиофилизированную культуру лактобактерий диспергируют при температуре около 0°С в растворе сшитого или линейного поливинилпирролидона при постоянном перемешивании, а затем проводят сшивку полимера дивинилбензеном. При этом бактерии берут с таким расчетом, чтобы в готовых микрокапсулах было не менее 10³ бактерий в одной микрокапсуле.

К недостаткам этого способа следует отнести использование в качестве агента для сшивки полимера дивинилбензена, являющегося токсичным органическим реагентом. Применение этого вещества приводит, с одной стороны, к значительным потерям микроорганизмов в ходе процесса микрокапсулирования, с другой - представляет опасность для человека, так как является умеренно токсичным веществом.

Наиболее близким методом является способ, предложенный в патенте РФ 2565408 (МПК A61K 31/195, A61K 47/36, A61K 9/50, A61J 3/07, B01J 13/02, опубликован 20.10.2015).

Согласно способу по изобретению аминокислоту растворяют в диметилсульфоксиде и диспергируют полученную смесь в суспензию альгината натрия в бутаноле в присутствии препарата Е472с при перемешивании 1000 об/сек. Затем приливают этанол и воду, полученную суспензию отфильтровывают и сушат при комнатной температуре. Процесс осуществляют в течение 10 минут. Способ по изобретению обеспечивает упрощение, в связи с отсутствием необходимости использования специализированого оборудования.

Недостатком данного способа является применение при получении микрокапсул метода осаждения нерастворителем с использованием этанола в качестве осадителя, что усложняет технологический процесс и увеличивает себестоимость готового продукта.

Техническим результатом настоящего изобретения является сокращение технологического цикла, получение микрокапсул сферической формы с механически прочной оболочкой из природных органических нетоксичных полимеров, которая сохраняет структуру микрокапсулы и обладает способностью к разрушению в соответствии с требованиями к кишечнорастворимым оболочкам микрокапсул.

Предлагается способ получения микрокапсул с бифидобактериями, в котором лиофилизированную культуру бифидобактерий диспергируют в 4%-ый водный раствор полимера, содержащий 2% альгината натрия и 2% хитозана, при температуре 4-30°С и непрерывном перемешивании со скоростью 30-70 об/мин, затем суспензию направляют в раствор сшивающего агента, полученные микрокапсулы обрабатывают водным раствором танина, отфильтровывают и сушат.

Применение температуры диспергирования от 4,0 до 30°С и скорости перемешивания при диспергировании 30-70 об/мин влияет на эффективность инкапсулирования бифидобактерий, варьирование данных параметров в указанных пределах позволяет получить микрокапсулы сферической формы, механически прочные, позволяющие успешно заключить компонент в своем составе. В частности, количество жизнеспособных бифидобактерий, включенных в состав микрокапсулы, при температуре 4°С соответствует 3,0⋅10⁷ КОЕ/г; при температуре 15°С - 7,3⋅10⁶ КОЕ/г; при температуре 30°С - 2⋅10³ КОЕ/г. Лиофилизированную культуру бифидобактерий диспергируют в водный раствор полимера в количестве 10-15% от массы раствора, это количество обеспечивает минимальное необходимое количество живых клеток бифидобактерий в микрокапсулах, может быть увеличено в зависимости от потребностей производства, на технический результат не влияет.

Сокращение технологического цикла при осуществлении предлагаемого способа достигается за счет того, что микрокапсулы образуются в результате добавления суспензии бифидобактерий и полимера в раствор сшивающего агента, при этом операции осаждения не требуется.

Наличие хитозана в составе полимерной оболочки микрокапсул обеспечивает формирование оболочки полиэлектролитического комплекса на поверхности структуры с возможным дальнейшим распространением реакции между макромолекулами полиэлектролитов вглубь ядра, за счет этого применение способа согласно изобретению позволяет получить микрокапсулы, которые при выдерживании в воде сохраняют структуру микрокапсулы с четко выраженным ядром, а также сохраняют целостность в моделируемой кислой среде желудка и растворяются в среде, моделирующей pH кишечника.

Способ получения микрокапсул с бифидобактериями осуществляется следующим образом. Проводят приготовление 4% водного раствора природных органических полимеров, диспергирование лиофилизированной культуры бифидобактерий в нетоксичную суспензию полимера. Процесс диспергирования ведут при постоянном перемешивании. Далее суспензию направляют в раствор сшивающего агента. Затем полученные капсулы обрабатывают водным раствором танина, отфильтровывают и сушат.

В качестве лиофилизированной культуры бифидобактерий используют лиофилизированный бактериальный концентрат В. Longum в концентрации 10¹¹ КОЕ/г. и/или лиофилизированный бактериальный концентрат В. Infantis в концентрации 10¹¹ КОЕ/г. и/или лиофилизированный бактериальный концентрат В. Breve в концентрации 10¹¹ КОЕ/г. Изобретение не ограничивается применением указанных в примерах бактериальных концентратов или их смесей в различных соотношениях, а также указанного в примерах физического состояния бифидобактерий: бифидобактерии могут быть использованы как в лиофилизированном состоянии, так и в жидкой форме бактериального концентрата.

Изобретение иллюстрируется конкретными примерами, которые изложены ниже.

Пример 1.

Способ получения микрокапсул с бифидобактериями осуществляется следующим образом. Для изготовления микрокапсул взят лиофилизированный бактериальный концентрат В. Longum в концентрации 10¹¹ КОЕ/г. Выполняют подготовку 4% водного раствора нетоксичной суспензии полимера, в состав которого входит 2% альгината натрия и 2% хитозана, при постоянном перемешивании до получения однородной массы. Далее лиофилизированную культуру бифидобактерий в количестве 10% от общей массы направляют на процесс диспергирования при температуре 4°С и скоростью перемешивания 30 об/мин. Процесс диспергирования ведут при постоянном перемешивании. Далее суспензию направляют в раствор сшивающего агента - кальция хлорида. Затем полученные капсулы обрабатывают водным раствором танина, отфильтровывают и сушат. Полученные микрокапсулы обладают сферической формой, механически прочные, позволяющие успешно заключить компонент в своем составе, диаметр капсул 420-610 мкм. Количество жизнеспособных бифидобактерий, включенных в состав микрокапсулы, 3,0⋅10⁷ КОЕ/г. При испытании на растворимость в воде готовых микрокапсул происходило набухание внешней оболочки с сохранением структуры микрокапсулы и четко выраженного ядра.

Пример 2.

Для изготовления микрокапсул взят лиофоилизированный бактериальный концентрат В. Infantis в концентрации 10¹¹ КОЕ/г. Выполняют подготовку 4% водного раствора нетоксичной суспензии полимера, в состав которого входит 2% альгината натрия и 2% хитозана, при постоянном перемешивании до получения однородной массы. Далее лиофилизированную культуру бифидобактерий в количестве 15% от общей массы направляют на процесс диспергирования при температуре 15°С и скоростью перемешивания 50 об/мин. Процесс диспергирования ведут при постоянном перемешивании. Далее суспензию направляют в раствор сшивающего агента - кальция хлорида. Затем полученные капсулы обрабатывают водным раствором танина, отфильтровывают и сушат. Полученные микрокапсулы обладают сферической формой, механически прочные, позволяющие успешно заключить компонент в своем составе, диаметр капсул 380-280 мкм. Количество жизнеспособных бифидобактерий, включенных в состав микрокапсулы, 7,3⋅10⁴ КОЕ/г. При испытании на растворимость в воде готовых микрокапсул происходило набухание внешней оболочки с сохранением структуры микрокапсулы и четко выраженного ядра.

Пример 3.

Способ получения микрокапсул с бифидобактериями осуществляется следующим образом. Для изготовления микрокапсул взят лиофоилизированный бактериальный концентрат В. Breve в концентрации 10¹¹ КОЕ/г. Выполняют подготовку 4% водного раствора нетоксичной суспензии полимера, в состав которого входит 2% альгината натрия и 2% хитозана, при постоянном перемешивании до получения однородной массы. Далее лиофилизированную культуру бифидобактерий в количестве 10% от общей массы направляют на процесс диспергирования при температуре 30°С и скоростью перемешивания 70 об/мин. Процесс диспергирования ведут при постоянном перемешивании. Далее суспензию направляют в раствор сшивающего агента - кальция хлорида. Затем полученные капсулы обрабатывают водным раствором танина, отфильтровывают и сушат. Полученные микрокапсулы обладают сферической формой, механически прочные, позволяющие успешно заключить компонент в своем составе, диаметр капсул 270-230 мкм, Количество жизнеспособных бифидобактерий, включенных в состав микрокапсулы, 2,0⋅10³ КОЕ/г. При испытании на растворимость в воде готовых микрокапсул происходило набухание внешней оболочки с сохранением структуры микрокапсулы и четко выраженного ядра.

Микрокапсулы, полученные в результате применения разработанного способа, содержат от 2,0⋅10³ КОЕ/г до 3,0⋅10⁷ КОЕ/г жизнеспособных бифидобактерий, включенных в состав микрокапсулы, обладают улучшенными физико-химическими характеристиками, повышенной устойчивостью оболочки микрокапсулы с бифидобактериями к воздействию внешних агрессивных факторов. Входящие в состав оболочки микрокапсулы природные полимеры являются нетоксичными и способными к деструкции в организме. Применение микрокапсул для трансфера бифидобактерий через агрессивные среды желудочно-кишечного тракта человека в составе пищевых продуктов позволит в значительной степени повысить эффективность их применения в целях профилактики дисбактериоза кишечника в комплексе с другими препаратами.