Таблица 3.13 – Сравнение параметров микрокапсул с использованием
модификаторов различного типа
№ рецептуры
Без модификации
Модификаторы микрокапсул
тальк
танин
активированный уголь
Количество жизнеспособных бифидобактерий, включенных в состав, КОЕ/г капсулы
6
1,4 · 106
9,8·105
5,7·107
2,7·107
7
1,3 ·106
9,5·105
5,4·107
2,6·107
8
1,0·106
9,3·105
5,3·107
2,3·107
11
8,4·105
6,7·105
1,2·106
9,7·106
12
8,6·105
6,9·105
1,1·106
9,9·106
Массовая доля влаги, %
6
11,3±0,8
6,2±0,6
10,1±0,2
9,7±0,3
7
14,0±1,0
8,7±0,3
12,2±1,0
12,2±0,
8
13,6±0,6
8,5±0,5
12,5±0,2
12,1±0,1
11
11,5±0,4
6,5±0,4
10,3±0,5
9,9±0,3
12
11,9±0,9
6,8±0,9
10,7±0,6
10,2±0,8
Распадаемость капсулы, мин
6
15,0±5,0
23,0±5,0
14,0±5,0
13,0±5,0
7
13,0±5,0
21,0±5,0
12,0±5,0
11,0±5,0
8
12,0±5,0
20,0±5,0
11,0±5,0
10,0±5,0
11
17,0±5,0
25,0±5,0
15,0±5,0
15,0±5,0
12
15,0±5,0
23,0±5,0
14,0±5,0
13,0±5,0
Сыпучесть, г/с
6
6,5±0,5
9,2±0,5
8,3±0,5
6,2±0,5
7
7,8±0,5
11,6±0,5
10,8±0,5
8,0±0,5
8
7,7±0,5
11,7±0,5
10,9±0,5
8,0±0,5
11
6,2±0,5
9,0±0,5
8,2±0,5
6,8±0,5
12
6,5±0,5
9,2±0,5
8,3±0,5
6,9±0,5
В результате проведённых исследований биофармацевтических характеристик микрокапсул было установлено, что наличие хитозана в составе микрокапсул обеспечивало улучшение качества и стабильности микрокапсул. Это можно объяснить появлением оболочки полиэлектролитного комплекса на поверхности структуры и возможным дальнейшим распространением реакции между макромолекулами полиэлектролитов вглубь ядра. Таким образом, рецептуры № 7 (альгинат калия 2 %, хитозан 2 %) и № 8 (альгинат натрия 2 %, хитозан 2 %) были выбраны для инкапсулирования бифидобактериального комплекса, как обладающие оптимальными биофармацевтическими параметрами.
3.3. Изучение влияния резистентного крахмала в сочетании
с альгинатом на формирование микрокапсул
Следует учитывать при микрокапсулировании пробиотиков химическую природу материалов покрытия. Применение методов микрокапсулирования повышает жизнеспособность пробиотиков как внутри пищевых продуктов, так и во время их прохождения через желудочно-кишечный тракт. Однако материалы покрытия ведут себя по-разному, и поэтому их способность защищать живые микроорганизмы и доставлять биологически активные вещества также варьируется. Кроме того, эффективность любого материала зависит не только от его способности к капсулированию, прочности и повышению жизнеспособности бактерий, но и от его дешевизны, доступности и биосовместимости.
С молекулярной точки зрения альгинат в присутствии Ca 2+ создаёт особенно прочную молекулярную структуру. В результате могут быть получены холодно-подготовленные, термореверсивные и устойчивые к замораживанию-оттаиванию микрокапсулы. Тем не менее, для образования геля с кальцием альгинаты должны содержать достаточное количество G-monomers – определённую часть, которая должна образовывать G-блоки (рис. 3.10). Ca 2+ вписывается в G-блоки так, как «яйца в яичной коробке» (рис. 3.11), связывающие полимеры альгината вместе, образуя зоны соединения. Концентрация альгината кальция и ионная сила среды влияют на вязкоупругие свойства альгинатных гранул.
Однако фосфатные, цитратные и хелатирующие агенты конкурируют за ионы кальция, тем самым ослабляя альгинатные гели.
Рисунок 3.10 – Альгинат: α-1-гулуроновая кислота (G),
β-d-мнуроновая кислота (M) и типы блоков
Рисунок 3.11 – Блоки GG, входящие в структуру альгината, образующие гель, который известен как модель «ящика»
Пробиотические бактерии – это живые микроорганизмы, которые помогают улучшить здоровье потребителей. Однако следует учитывать, что эти микроорганизмы легко теряют свою жизнеспособность и стабильность из-за различных физических и физиологических условий, которым они подвергаются.
Выбранная техника иммобилизации оказывает большое влияние на жизнеспособность ассоциированных пробиотических бактерий.
Применяемый метод доказал свою эффективность в повышении жизнеспособности пробиотических бактерий. Иммобилизация бифидобактерий в альгинате защищает их от агрессивных внешних факторов.
Использование резистентного крахмала (Hi-maize) в сочетании с альгинатом оказывает синергическое действие на гелеобразование, обеспечивая дополнительную защиту пробиотических клеток.
Резистентный крахмал представляет собой фракцию крахмала, устойчивую к перевариванию, и её можно ферментировать здоровой микрофлорой в толстой кишке. Резистентный крахмал обладает привлекательными характеристиками: извлечён из природного источника и обладает мягким вкусом.
Были проведены исследования, определяющие стабильность пробиотиков, инкапсулированных в альгинатном геле методом экструзии, исследованы микрокапсулы, содержащие резистентный крахмал в структуре микрокапсулы и без него, проведена оценка влияния резистентного крахмала (Hi-maize) на жизнеспособность Bifidobacterium animalis, микрокапсулированного альгинатом натрия в моделируемой пищеварительной системе и при различных температурах хранения. Высушенные и увлажнённые микрокапсулы оценивали для установления их среднего диаметра, распределения по размерам и морфологических признаков.
Способ получения бактериального концентрата бифидобактерий не ниже 109 в жидкой форме предусматривает приготовление питательной среды для культивирования бифидобактерий. В приготовленную питательную среду вносят сублимированную культуру штамма Bifidobacterium animalis АС-1540 и культивируют при температуре 37–38 °С до получения микробной массы с содержанием бифидобактерий не менее 108 КОЕ/мл. Далее производят второй пассаж, который предусматривает внесение 10 % выращенной культуры штамма Bifidobacterium animalis АС-1540 в среду культивирования и накопление при температуре 37–38 °С. Третий пассаж предусматривает внесение 10 % выращенной культуры штамма Bifidobacterium animalis АС-1540 в среду культивирования и накопление при температуре 37–38 °С в течение 6 ч. Далее производят центрифугирование при температуре 4 °С в течение 20 мин при 5000 об/мин. Полученный бактериальный концентрат содержит не менее 1010 КОЕ/мл и используется для получения микрокапсул.
Микрочастицы были получены в соответствии с технологией экструзии. Для этого аэрограф (размер сопла 0,3 мм, модель EW 110) соединялся с воздушным компрессором (модель Jas-1203) с давлением воздуха 2,55 кгс / см 2 и высотой 30 см между распыляющим соплом и CaCl 2 . Были приготовлены два раствора, содержащие 1% альгината натрия, первый из которых содержит только альгинат натрия, а последний содержит альгинат натрия + 1% пребиотического Hi. После полной дисперсии полимеров добавляли Bifidobacterium animalis АС-1540, штаммы и растворы распыляли в 0,1 М CaCl2.
Частицы перемешивали в течение 30 мин в растворе CaCl2 для обеспечения полного гелеобразования и затем удаляли из раствора с использованием стерилизованного сита (50 мкм) и промывали стерильной дистиллированной водой на аналитическом сите, размер ячейки 500 мкм.
Часть влажных микрочастиц хранилась в стерильных флаконах с крышками (влажные микрочастицы альгината натрия, влажные микрочастицы альгината натрия + Hi-maize), а оставшаяся лиофилизировалась лиофильным лиофилизатором 24 ч и впоследствии хранилась в стерильных флаконах с
