Спосіб одержання харчової добавки “трисан”

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к способу получения продукта из растительного сырья, а именно продукта для диетического питания и профилактики заболеваний желудочно-кишечного тракта "Трисан". Наиболее близким из известных является способ получения продукта для диетического питания (Патент Российской Федерации №2048123, опубл. 20.11.95). В соответствии с указанным способом активированные пищевые волокна, выделенные путем кислотного гидролиза из пшеничных отрубей, обрабатывают препаратом, полученным из культуры молочнокислых бактерий Lactobacillus acidophilus. Соотношение активированных пищевых волокон и препарата составляет 1 : (3 - 10). В качестве культуры молочнокислых бактерий используют штамм 317/402. Препарат получают путем заквашивания обезжиренного молока и/или молочной сыворотки. Данное решение выбрано в качестве прототипа. Общим у заявляемого изобретения и прототипа является: 1) использование в качестве растительного сырья волокнистых компонентов зерна; 2) использование в качестве биологически активного вещества препарата, полученного из культуры молочнокислых бактерий Lactobacillus acidophilus; 3) получение препарата путем заквашивания обезжиренного молока и/или молочной сыворотки. Однако кислотно-щелочной гидролиз нежелателен с экологической точки зрения. Кроме того, дополнительная обработка отрубей увеличивает энергозатраты и стоимость конечного продукта, а также усложняет процесс. Следует также отметить, что до настоящего времени не изучено влияние побочных продуктов, образующихся при жестком термическом воздействии на органический комплекс отрубей в процессе выделения пищевых волокон. Кроме того, пищевые волокна, лишенные белков, полисахаридов и др. биологически активных соединений отрубей, не могут стимулировать рост и накопление биомассы в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ). Наряду с указанным, продукт по прототипу обладает недостаточной антимикробной активностью. Это объясняется тем, что штамм EP-2 317/402 недостаточно активен в отношении патогенного стафилококка. Продукт по прототипу не позволяет полностью нормализовать функцию ЖКТ, т.к. он содержит препарат только одной культуры Lactobacillus acidophilus. Известно, что в ЖКТ человека содержится всего 5% этой культуры. В основу изобретения поставлена задача в способе получения пищевой добавки путем замены растительного сырья, расширения ассортимента микроорганизмов, из которых получают препарат, а также обработки растительного сырья одним или двумя препаратами или сухой биомассой микроорганизмов обеспечить уменьшение энергозатрат и стоимости, упростить процесс, а также усилить профилактические свойства пищевой добавки за счет: увеличения в продукте числа жизнеспособных клеток одного, вида или нескольких видов микроорганизмов биоценоза желудочно-кишечного тракта человека; - транспорта большего числа жизнеспособных клеток указанных микроорганизмов (как одного виде, так и совокупности нескольких видов) в отдаленные участки желудочно-кишечного тракта человека; усиления колонизации желудочнокишечного тракта человека бифидобактериями, лактобактериями и другими полезными бактериями с помощью специфических промоторов-фрагментов молекул крахмала (олигосахаридов); - стимуляции моторики кишечника, которую обеспечивает другой вид носителя; .- адсорбции на носителе токсичных веществ, образующихся в кишечнике человека. Поставленная задача решается в способе получения пищевой добавки "Трисан", включающем обработку растительного сырья биологически активным веществом тем, что, в отличие от прототипа, в качестве растительного сырья используют растительные полимеры, не усваиваемые организмом человека, и в качестве биологически активного вещества - препарат, полученный из одной или нескольких культур молочнокислых бактерий и/или одной или нескольких других культур, составляющих полезную микрофлору биоценоза желудочнокишечного тракта человека, или сухую биомассу указанных микроорганизмов. При этом в качестве растительных полимеров, не усваиваемых организмом человека, используют отруби зерновых культур, или препараты клетчатки, или лигнин, или пектин, или их естественные композиции (Дудкин М.С. и др. Пищевые волокна. - К.: Урожай, 1988. - С.152). В качестве препаратов клетчатки используют кристаллическую клетчатку или карбометилцеллюлозу. В качестве культур молочнокислых бактерий используют культуры рода Lactobacillus и/или Streptococcus. В качестве культур рода Lactobacillus используют L.acidophilus и/или L.bulgaricus, и/или L.plantarum, и/или L.casci, и/или L.helveticus, и/или термофильные молочнокислые палочки. В качестве культур рода Streptococcus используют S.faecalis, и/или S.faeclum, и/или S.bovis, и/или S.eguinus и/или S.lactis, и/или S.lactis subsp. acetonicus и/или S.thermophilus. В качестве других культур, составляющих полезную микрофлору биоценоза желудочнокишечного тракта человека, используют культуры рода Bifidobacterium и/или Escherichia coli и/или Bacillus subtilis. В качестве культуры рода Bifidobacterium используют B.bifidum, и/или B.adolescentis, и/или B.Langum. Обработку растительных полимеров препаратом микроорганизмов осуществляют при соотношении 1 : (5 - 30), а обработку растительных полимеров сухой биомассой микроорганизмов осуществляют при соотношении 1 : (0,1 - 1,0). Новым в заявляемом изобретении является то, что в качестве растительного сырья используют растительные полимеры, не усваиваемые организмом человека (отруби зерновых культур, кристаллическую клетчатку, или карбометилцеллюлозу, или пектин, или лигнин), а в качестве биологически активного вещества препарат, полученный из одной или нескольких культур молочнокислых бактерий и/или одной или нескольких других культур, составляющих полезную микрофлору биоценоза ЖКТ человека. Новизна состоит и в том, что растительные полимеры предлагается обрабатывать (как вариант способа) сухой биомассой указанных микроорганизмов. Кроме того, новым является соотношение растительных полимеров и препарата микроорганизмов, или растительных полимеров и сухой биомассы микроорганизмов. Причинно-следственная связь между совокупностью заявляемых признаков и достигаемым результатом объясняется следующим. Известно, что нормальная кишечная микрофлора характеризуется определенными соотношениями между отдельными ее представителями и в первую очередь высоким содержанием бифидобактерий, лактобацилл, кишечной палочки энтерококков. Сохранение постоянства резидентной микрофлоры закреплено в процессе эволюции и является показателем здоровья человека, в то время, как нарушение этой сбалансированной экосистемы, например при инфекционных желудочнокишечных заболеваниях, при длительном или неправильном применении антибиотиков, сульфаниламидных, гормональных препаратов и т.п., ведет к появлению дисбиотических реакций. При этом создаются условия для развития других заболеваний. При дисбактериозах снижается численность бифидофлоры и лактобацилл, утрачивается их антибиотическая активность. Кишечная палочка приобретает патогенные свойства, кишечник заселяется патогенной микрофлорой. Поэтому для профилактики дисбактериозов различной этиологии необходимо создавать пищевые добавки, содержащие жизнеспособные клетки полезных микроорганизмов, входящих в естественный биоценоз ЖКТ человека. С этой точки зрения включение в профилактическую пищевую добавку единственной культуры, даже обладающей сильной антимикробной активностью, ограничивает его антимикробный эффект. Подавлять рост патогенных штаммов кишечной палочки и других болезнетворных микроорганизмов способны многие молочнокислые бактерии, лактобациллы и стрептококки. Антибиотическая активность молочнокислых бактерий (L.bulgaricum, L.plantarum и др.) научно обоснована И.И. Мечниковым. По составу продуктов метаболизма близкими к молочнокислым бактериям являются бифидобактерий, доминирующие в анаэробной части кишечного биоценоза (89 ± 6%). Уменьшение численности бифидофлоры до показателя /107 вызывает дисфункцию и другие заболевания в 7 - 15 раз чаще, чем нарушение аэробной микрофлоры, так как бифидобактерий синтезируют не только молочную кислоту (как лактобациллы), но и витамин C-фактор устойчивости микроорганизма к инфекционным заболеваниям. Кроме того, бифидобактерии, как и лактобациллы, обладают сильно выраженным антагонизмом к стафилококку, протею, клостридиям, энтеропатогенным эшерихиям. Поэтому сочетание лактобацилл с бифидобактериями в добавке должно усилить ее профилактические свойства. Витаминсинтезирущая роль нормальной кишечной бактериофлоры общеизвестна. В этом плане велика роль кишечной палочки, среди продуктов метаболизма которой антимикробные вещества, витамины групп K и B (B1, B2, B3, B6, B12), а также биотин и никотиновая кислота. При дисбактериозах образуется множество атипичных вариантов кишечной палочки с патогенными свойствами и утраченной антибактериальной активностью. Введение в различные отделы желудочно-кишечного тракта живой культуры нормальной кишечной палочки позволяет вытеснить ее лактозодефектные формы и подавить другую патогенную микрофлору благодаря выделяемым этой палочкой бактериоцинам. Такая бактерия как Bac.subtilis обладает выраженной антимикробной активностью в отношении многих возбудителей пищевых отравлений, кроме того, выделяемые ее ферменты способствуют процессам пищеварения в кишечнике человека. Она применяется для коррекции биоценоза желудочно-кишечного тракта в виде препарата "Бактосубтил". При употреблении часть клеток бактериальных препаратов погибает под влиянием защитных сил организма, таких как бактерицидные свойства слюны, желудочного сока, желчи и т.п. Иммобилизация на носителях, как известно (Кощеенко К.А. Иммобилизация микроорганизмов. - М.: Мир, 1983), и как описано в прототипе оказывает некоторое защитное воздействие на микроорганизмы и позволяет им с меньшими потерями достичь дистальных отделов кишечника. Однако, пищевые волокна пшеничных отрубей состоят из соединений физиологически недоступных для микроорганизмов. Между тем, отруби любых зерновых культур содержат много различных соединений необходимых для роста микроорганизмов, в частности, витаминов, аминокислот и др., чего нет в пищевых волокнах, прошедших жесткую химическую обработку. Кроме того при переваривании отрубей в кишечнике человека образуется большое количество олигосахаридов, не усваиваемых человеком, и не потребляемых другими микроорганизмами, кроме бифидобактерий. Эти соединения вместе с пищевыми волокнами, входящими в состав отрубей, и иммобилизованными на них микробными клетками в неизменном виде достигают тех отделов кишечника, где уже нет никаких других питательных веществ для бифидобактерий, и там служат им промоторами, т.е. единственным источником энергии. Тем самым олигосахариды отрубей способствуют колонизации нижних отделов кишечника бифидобактериями и, следовательно, нормализации кишечной микрофлоры. Применение отрубей для получения профилактической добавки имеет также и то преимущество, что не требует дополнительных расходов на процесс выделения волокон, который сопровождается выделением в окружающую среду кислот, в силу чего является экологически небезопасным. Отруби могут быть предварительно обработаны горячей водой или амилолитическими и протеолитическими ферментными препаратами для перевода белков и крахмала, связанных с нерастворимыми компонентами отрубей, в форму, доступную ферментам микроорганизмов. Образующиеся при этом низкомолекулярные соединения служат субстратом и стимулятором роста для микроорганизмов. Особенно эффективна эта предобработка сказывается на накоплении в субстрате бифидобактерий (табл.1). При выращивании молочнокислых бактерий, бифидобактерий и других, перечисленных выше микроорганизмов компоненты носителей растительного происхождения претерпевают разнообразные биохимические, химические и физико-химические изменения. Глубина их зависит как от состава, соотношения этих компонентов, так и от активности ферментной системы культивируемых микроорганизмов и массовой доли образующейся при ферментации молочной кислоты. Заявляемое соотношение растительных полимеров и препарата микроорганизмов объясняется следующим. Снижение доли растительного полимера менее заявляемого обеспечивает только антимикробный эффект добавки. В этом случае не усваиваемые организмом человека полимеры не влияют на моторику кишечника, не выполняет функций сорбента токсических веществ и его недостаточно для стимулирования роста бактерий именно в дальнем участке кишечника. При увеличении доли полимеров выше заявляемой происходит снижение числа микроорганизмов-антагонистов патогенной микрофлоры. В этом случае эффект продукта ограничивается лишь функцией раздражителя стенок кишечника, а такая важная часть как олигосахариды, не будет востребована микроорганизмами ввиду их практического отсутствия в дистальных отделах кишечного тракта. В результате получаемая добавка не способна корректировать микробиоценоз макроорганизма и влиять на состояние его здоровья. Пищевую добавку "Трисан" получают следующим образом. Вначале подготавливают растительные полимеры (отруби зерновых культур пшеничные, зерновые, овсяные и др., или микрокристаллическую клетчатку или карбометилцеллюлозу и т.п.), стерилизуют перегретым паром при (120 ± 2)°C в течении (20 ± 2) минут. Затем стерилизуют молоко также при (120 ± 2)°C в течение (20 ± 2) минут и смешивают его с подготовленными полимерами при соотношении полимер: молоко равном (1 - 80) : (20 - 99). В молоко, подогретое до (37 ± 2)°C, или в смесь молока и растительных полимеров, подогретую до (37 ± 2)°C, вносят 1 - 10 массовых частей (мас.ч.) закваски, состоящей из одной бактериальной культуры или закваски, состоящей из нескольких чистых культур бактерий - по 1 10мас.ч. В качестве бактериальных культур используют молочнокислые микроорганизмы рода Lactobacillus (L.acidophilus и/или L.bulgaricum, и/или L.plantarum, и/или L.casci, и/или L.helveticus, и/или Streptococcus (S.faecalis, и/или S.faecium, и/или S.bovis, и/или S.eguinus и/или S.lactis, и/или S.lactis subsp. dacetylactis, и/или S.lactis. subsp. acetonicum и/или S.thermophilus), и/или термофильные молочнокислые палочки, и/или бактерии, составляющие полезную микрофлору биоценоза желудочно-кишечного тракта человека микроорганизмы рода Bifidobacterium (B.bifidum и/или B.adolescentis, и/или B.longum) и/или Escherichia coli и/или Bacillus subtilis. Заквашенное молоко или смесь молока с полимерами перемешивают и термостатируют при (37 ± 2)°C в течение 10 - 24 часов до образования сгустка. При использовании в качестве бактериальной культуры Streptococcus thermophilus термостатирование проводят при (40 ± 45)°C. В процессе термостатирования через каждые 2 часа массу перемешивают и регулируют pH среды, поддерживая его в пределах значений 7,0 - 7,2, путем добавления 30% - ного раствора NaOH. По завершении культивирования микроорганизмов смеси перемешивают, расфасовывают и сушат, либо вначале сушат, а затем расфасовывают полученную порошкообразную массу. Молоко, в котором бактерии выращивали без добавления растительных полимеров, после сквашивания смешивают с полимерами, предварительно расфасованными, либо смешивают, а затем расфасовывают и подвергают сушке, либо смешивают с полимерами, сушат и расфасовывают. Используется следующий режим сушки: - замораживание при (-40)°C в течение 30 минут; - закалка и сушка при понижении давления от атмосферного до 0,1мм рт.ст. в течение 14 часов; - досушивание при постоянном повышении температуры до 37°C. После сушки получают пищевую добавку "Трисан", готовую к употреблению. Примеры получения пищевой добавки "Трисан". Пример 1. 1кг пшеничных отрубей стерилизовали перегретым паром при температуре (120 ± 0,5)°C в течение 20 минут и охлаждали до комнатной температуры. Затем стерилизовали 10л молока также при температуре (120 - 0,5)°C в течение 20 минут и охлаждали до (37 - 0,5)°C. Стерилизованное молоко смешивали с стерилизованными пшеничными отрубями. К полученной смеси добавляли 50г кукурузного экстракта (ОСТ 18 206 - 74) и 400мл закваски микроорганизмов Bifidobacterium bifidum. Смесь термостатировали при температуре (38 ± 0,5)°C в течение 8 часов. Через каждые 2 часа смесь перемешивали а течение 20 - 30 секунд и регулировали pH среды, поддерживая его в пределах значений 7,0 - 7,2, путем добавления 30% - ного раствора NaOH. Затем добавляли 150г (1,5% к массе молока) закваски микроорганизмов Lactobacillus bulgaricus и термостатировали смесь в течение 9 часов при температуре (38 ± 0,5)°C. Через каждые 2 часа смесь перемешивали в течение 20 - 30 секунд и регулировали pH среды, поддерживая его в пределах значений 7,0 - 7,2, путем добавления 30% - ного раствора NaOH. После термостатирования к смеси добавляли 1дм3 сиропа, содержащего 500г сахара, перемешивали, расфасовывали в стеклянные флаконы вместимостью 500см3 и сушили лиофильным способом путем замораживания при (-40)°C в течение 30 минут, закалки и сушки при пониженном давлении от атмосферного до 0,1мм рт.ст. в течение 14 часов и досушивания при постоянном повышении температуры до 37°C и достижении влажности продукта не более 2%. В результате получили 2,65кг готового продукта "Трисан", содержащего 1кг (37,6мас.ч.) пшеничных отрубей и 1,65кг (62,4мас.ч.) сухого субстрата, содержащего 4,2 × 108 жизнеспособных клеток Lactobacillus bulgaricum и 2,7 × 109 жизнеспособных клеток Bifidobacterium bifidum в 1г продукта. Примеры 1 - 64 иллюстрируют получение добавки "Трисан", содержащей различные растительные полимеры и культуры микроорганизмов, результаты представлены в табл.2. Примеры 2 - 7. В качестве растительных полимеров используют отруби, а в качестве микроорганизмов - один из видов бактерий роде Lactobacillus. Примеры 8 - 15. В качестве растительных полимеров используют овсяные отруби, а в качестве микроорганизмов - сочетание двух или трех разновидностей молочнокислых бактерий. Примеры 16 - 23. В качестве растительных полимеров используют ячменные отруби, а в качестве микроорганизмов - один из видов бактерий Streptococcus. Примеры 24 - 30. В качестве растительных полимеров используют ржаные отруби, а в качестве микроорганизмов - сочетание двух или трех видов рода Streptococcus. Примеры 31 - 36. В качестве растительных полимеров используют микрокристаллическую клетчатку, а в качестве микроорганизмов - один или несколько видов рода Bifidobacterium. Примеры 37 - 45. В качестве растительных полимеров используют отруби тритикале, а в качестве микроорганизмов - один или несколько видов бактерий, составляющих полезную микрофлору желудочно-кишечного тракта человека. Примеры 46 - 50. В качестве растительных полимеров используют карбометилцеллюлозу, в качестве микроорганизмов -различные молочнокислые бактерии и бактерии, составляющие полезную микрофлору ЖКТ человека. Примеры 51 - 55. В качестве растительных полимеров используют пектин, а в качестве биологически активного вещества - сухую биомассу молочнокислых бактерий. Примеры 56 - 60. В качестве растительных полимеров используют лигнин, а в качестве биологически активного вещества - сухую биомассу, содержащую бактерии, составляющие полезную микрофлору ЖКТ человека. Пример 61. В качестве растительных полимеров используют пшеничные отруби, количество которых меньше заявляемого, а в качестве микроорганизмов сочетание молочнокислых бактерий с B.bifidum. Снижение количества растительных полимеров не повлияло на количество жизнеспособных клеток в готовом продукте, т.к. основную массу его составляет сухой субстрат, содержащий концентрат бактериальных клеток. Однако, в организме человека бифидобактерии не смогут достичь отдаленных отделов кишечника, т.к. не получили достаточного количества жестких волокон для иммобилизации. Кроме того, в этих отделах кишечника для них не будет питательных веществ. Таким образом, в данном примере антимикробный эффект бифидобактерий снижен, а недостаток волокон уменьшает роль продукта как сорбента и активатора моторики кишечника. Примеры 62 - 64. В качестве растительных полимеров используют пшеничные отруби, количество которых больше заявляемого, а в качестве микроорганизмов сочетание молочнокислых бактерий с B.longum и B.subtilis. Увеличение растительных полимеров больше заявляемого приводит к снижению их микробной "нагрузки". В результате этого продукт за счет содержания большого количества отрубей выполняет в основном только функцию стимулятора эвакуационной деятельности кишечника и частично - сорбента. Низкое содержание субстрата не позволяет накопить достаточного количества бактериальной массы, что снижает антимикробный эффект продукта и не позволяет восполнить утраченную при заболевании микрофлору кишечника. Пример 65. Иллюстрирует изучение профилактического действия пищевой добавки "Трисан". Пациент Т., 42 года, принимал "Трисан" для предупреждения сезонного дисбактериоза, связанного с переходом от весны к лету. По нозологической классификации такой дисбактериоз у практически здоровых лиц относится к первой группе и характеризуется возрастанием числа гемолитических энтерококков, лактозоотрицательных эшерихий и спорообразующих бактерий. Помимо этого у пациента Т. до начала профилактического приема добавки отмечено некоторое снижение бифидофлоры, ослабление моторики кишечника. Пациент получал ежедневно за 15 минут до еды по одной чайной ложке (примерно 1г) добавки "Трисан" в течение 24 дней. В результате положительные изменения в состоянии резидентной микрофлоры кишечника отмечены на двенадцатый день, а к концу профилактического курса гемолитического курса гемолитические энтерококки высевались из шестого децимального разведения, лактозоотрицательные эшерихий - из пятого децимального разведения, число бифидобактерий возросло почти в 30 раз (табл.3). Таким образом, отмечена нормализация микрофлоры кишечника: восстановлена бифидофлора, снижена численность условно патогенных бактерий, лактозодефектные формы эшерихий вытеснены полноценными. При этом восстановлена моторика кишечника. Приведенные примеры подтверждают возможность получения пищевой добавки и ее эффективность как профилактического средства при дисбактериозе. Пищевая добавка Трисан" может быть получена на предприятиях микробиологической промышленности.