научные и практические аспекты микрокапсулирования пробиотических культур

в 1 г культуры 10¹¹ живых клеток, массовая доля влаги не должна превышать 5,4±0,32 %. По органолептическим показателям бифидобактерии должны представлять собой порошок светло-коричневого цвета, однородный по консистенции. Микроорганизмы, применяемые для микрокапсулирования, должны обладать хорошей гигроскопичностью. В качестве сырья для микрокапсулирования применяют нетоксичную суспензию полимера, которая представляет собой порошок белого цвета, однородный по консистенции, обладающий хорошей гигроскопичностью и удовлетворительной сыпучестью. В качестве вяжущего средства в технологии микрокапсулирования применяют растительный компонент танин, который представляет собой порошок светло-жёлтого цвета.

Рисунок 3.15 – Процессуальная технологическая схема производства

микрокапсул с бифидобактериями

Исходное сырье, прошедшее входной контроль качества, направляется в производственный цех для получения микрокапсул. На втором этапе производства осуществляют приготовление рабочих растворов и суспензий. Для этого исходное сырье подвергают очистке, при необходимости измельчению. Затем в отдельной ёмкости готовят 50 %-ный водный раствор нетоксичной суспензии полимера при постоянном перемешивании до однородной массы.

Водный 20%-ный раствор танина нагревается при постоянном перемешивании до получения красно-коричневого цвета, затем охлаждается до температуры плюс 4±2 ᵒС.

Приготовленные растворы фильтруются для удаления нерастворённых компонентов и примесей. Далее лиофилизированные бифидобактерии (содержащие в 1 г культуры 10¹¹ живых клеток, с массовой долей влаги 5,4±0,32 %) направляют на процесс диспергирования при температуре плюс 4±2 ^оС с нетоксичной суспензией полимера в соотношении 1,0:12,0 по общей массе. Процесс диспергирования ведут при постоянном перемешивании со скоростью вращения мешалки 50 об/мин в течение 25–35 мин до образования в растворе постоянных взвесей. Взвесь должна содержать в себе отдельные частицы определённого размера. Затем в рабочую суспензию добавляют водный раствор танина со скоростью 2,0±0,1 мл/мин, после чего рабочая суспензия в течение 60 мин перемешивается при температуре плюс 4±2 ^оС.

Далее осуществляют осаждение образованных микрокапсул и фильтрование. После фильтрования микрокапсулы направляют на промывание и сушку. Выход микрокапсул, содержащих в своём составе бифидобактерии, при данной технологии составляет 77,3 %, при этом количество жизнеспособных бифидобактерий на 1 г микрокапсулы составляет 5,3·10⁷ клеток. Микрокапсулы представляют собой частицы сферической формы размером от 60 до 120 мкм, серо-жёлтого цвета.

3.6. Исследование свойств и безопасности микрокапсул

Основными показателями к применению микрокапсул в пищевых молочных продуктах являются нетоксичность всех компонентов, используемых для их получения и польза для организма при употреблении в пищу этих продуктов.

Для этой цели были проведены исследования острой и хронической токсичности, дермонекротических свойств на животных, выполнено создание моделей среды желудка, двенадцатиперстной, тонкой и толстой кишки, экспозиции микрокапсул в течение среднего времени нахождения смешанной пищи в желудке и кишечнике, с последующим определением количества жизнеспособных бифидобактерий.

3.6.1. Результаты наблюдений и токсикологических исследований

Животные и их содержание

Исследования по оценке безопасности микрокапсул, состоящих из природных биодеградируемых полимеров, содержащих бифидобактерии, были проведены на 50 белых мышах SHK-линии обоих полов. Животные были доставлены из филиала «Андреевка» ФГБУН НЦБМТ ФМБА России, имели сертификат № 05815 от 11.05.2017 до 19.10.2017 и ветеринарное свидетельство 250 № 0860445 от 11.05.2017. Перед отправкой из филиала мыши карантинировались 21 день.

Для исследования отбирали клинически здоровых белых мышей с хорошей упитанностью, активных, подвижных, хорошо обволошенных, с нормальной окраской слизистых оболочек и оформленным стулом. Средний вес животных составлял 10–15 г.

Определение дермонекротических свойств (раздражающего действия на слизистые ткани) микрокапсул, состоящих из природных био­деградируемых полимеров, содержащих бифидобактерии, было проведено на кроликах породы советская шиншилла. Животные были доставлены из филиала «Манихино» ФГУП ОПХ России, имели ветеринарное свидетельство 250 № 0819660 от 22.11.2016. Перед отправкой из филиала животные карантинировались 30 дней.

Было проведено три серии экспериментов для определения безвредности острой и хронической токсичности, дермонекротических свойств. Сформировано 8 групп общей численностью 50 мышей и 3 кролика, из них 5 экспериментальных и 2 контрольные.

Группы животных формировались по массе тела и возрасту. Животные содержались в виварии согласно СП 2.2.1.3218–14.

Клетки для мышей из поликарбоната. Все клетки оборудованы стальными решётками-крышками с углублением для корма, в качестве подстила использовали древесные опилки лиственных пород. В комнате содержания животных поддерживались постоянные условия окружающей среды: температура 18–22 °С, 50–65 % относительная влажность, 12-часовой цикл освещения и 10-кратная смена объёма воздуха комнаты в час. Маркировка животных – групповая. Метод маркировки – мечение краской. Все время проведения исследований животные получали брикетированный корм производства ООО «Лабораторкорм». Комбикорм, предназначенный для лабораторных животных (мышей, крыс, хомяков), имеет сертификат соответствия № РОСС RU. ПТ 98 Д00405 до 07.02.2019 г. Корм сбалансирован по аминокислотному составу, минеральным веществам и витаминам, изготовлен из высококачественных компонентов. Микробиологический статус кормов соответствует «Ветеринарно-санитарным нормам и требованиям к качеству кормов для непродуктивных животных» и не оказывает негативного влияния на результаты проводимого теста. Животные получали корм без ограничения. Поение – фильтруемая водопроводная вода в стандартных питьевых бутылочках. Микробиологический статус воды соответствует СанПин 2.1.4.1074–01 «Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения». Доступ к воде свободный.

Металлические клетки для кроликов оборудованы стальными решетками-дверцами с кормушкой и поилкой. В комнате содержания животных поддерживались постоянные условия окружающей среды: температура 18–22 °С, 50–65 % относительная влажность, 12-часовой цикл освещения и 10-кратная смена объёма воздуха комнаты в час. Маркировка животных – индивидуальная. Метод маркировки – наколка на внутренней поверхности уха. Во время проведения исследований животные получали брикетированный корм производства ООО «Лабораторкорм». Комбикорм, предназначенный для лабораторных животных (кроликов и морских свинок), имеет сертификат соответствия № РОСС RU. ПС04. Н00325 до 14.05.2018 г. Корм сбалансирован по аминокислотному составу, минеральным веществам и витаминам, изготовлен из высококачественных компонентов. Микробиологический статус кормов соответствует «Ветеринарно-санитарным нормам и требованиям к качеству кормов для непродуктивных животных» и не оказывает негативного влияния на результаты проводимого теста. Животные получали корм без ограничения. Поение – фильтруемая водопроводная вода в стандартных поилках. Микробиологический статус воды соответствует СанПин 2.1.4.1074–01 «Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения». Доступ к воде свободный.

Все манипуляции с животными проводили согласно правилам, принятым европейской конвекцией по защите позвоночных животных, используемых для исследований и других научных целей (European Convention for the Protection of Vertebrate Animals Used for Experimental and other Scientific Purposes (ETS 123) Strasbourg, 1986).

3.6.2. Определение безвредности и «острой токсичности»

Определение безвредности и «острой токсичности» микрокапсул, состоящих из природных биодеградируемых полимеров, содержащих бифидобактерии, осуществляли согласно МУК 4.2.2602–10. Были сформированы опытные группы 1, 2 и 3 по пять животных в каждой. Отбирали клинически здоровых белых мышей с хорошей упитанностью, активных, подвижных, хорошо обволошенных, с нормальной окраской слизистых оболочек и оформленным стулом. Средний вес животных составлял – 20±5 г. Пасту из микрокапсул, состоящих из природных биодеградируемых полимеров, приготовленную заказчиком, содержащую бифидобактерии в концентрации 1·10⁸ КОЕ микробных клеток в 1 г, разводили физиологическим раствором С080812. Было приготовлено