PL246674B1 - Method of obtaining microcapsules containing probiotic bacteria - Google Patents
Method of obtaining microcapsules containing probiotic bacteria Download PDFInfo
- Publication number
- PL246674B1 PL246674B1 PL443812A PL44381223A PL246674B1 PL 246674 B1 PL246674 B1 PL 246674B1 PL 443812 A PL443812 A PL 443812A PL 44381223 A PL44381223 A PL 44381223A PL 246674 B1 PL246674 B1 PL 246674B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- solution
- component
- probiotic bacteria
- cross
- microcapsules
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 53
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 239000006041 probiotic Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 235000018291 probiotics Nutrition 0.000 title claims abstract description 32
- 230000000529 probiotic effect Effects 0.000 title claims abstract description 28
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 title claims abstract description 27
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 43
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 28
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 claims abstract description 28
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 claims abstract description 26
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims abstract description 11
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 10
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 claims abstract description 10
- 239000002775 capsule Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 241000199919 Phaeophyceae Species 0.000 claims abstract description 7
- 229920005615 natural polymer Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims abstract description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 238000012792 lyophilization process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 30
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims description 16
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 9
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 8
- 244000199866 Lactobacillus casei Species 0.000 claims description 6
- 235000013958 Lactobacillus casei Nutrition 0.000 claims description 5
- 229940017800 lactobacillus casei Drugs 0.000 claims description 5
- JNYAEWCLZODPBN-JGWLITMVSA-N (2r,3r,4s)-2-[(1r)-1,2-dihydroxyethyl]oxolane-3,4-diol Chemical class OC[C@@H](O)[C@H]1OC[C@H](O)[C@H]1O JNYAEWCLZODPBN-JGWLITMVSA-N 0.000 claims description 4
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 4
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims description 4
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims description 4
- -1 oleic fatty acids Chemical class 0.000 claims description 4
- IPCSVZSSVZVIGE-UHFFFAOYSA-N palmitic acid group Chemical group C(CCCCCCCCCCCCCCC)(=O)O IPCSVZSSVZVIGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- 241000186000 Bifidobacterium Species 0.000 claims description 2
- 241000186660 Lactobacillus Species 0.000 claims description 2
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 claims description 2
- 159000000007 calcium salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 claims description 2
- 229940039696 lactobacillus Drugs 0.000 claims description 2
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 15
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 4
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 3
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 3
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000011148 calcium chloride Nutrition 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 235000021118 plant-derived protein Nutrition 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N Glycolic acid Chemical compound OCC(O)=O AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000006024 Lactobacillus plantarum Species 0.000 description 2
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 2
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 2
- 229940088623 biologically active substance Drugs 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 2
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 2
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 2
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 2
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 2
- 150000004804 polysaccharides Chemical class 0.000 description 2
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 1
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- 229920002148 Gellan gum Polymers 0.000 description 1
- IAJILQKETJEXLJ-SQOUGZDYSA-N L-guluronic acid Chemical compound O=C[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O IAJILQKETJEXLJ-SQOUGZDYSA-N 0.000 description 1
- 235000013965 Lactobacillus plantarum Nutrition 0.000 description 1
- 241000124008 Mammalia Species 0.000 description 1
- 108010084695 Pea Proteins Proteins 0.000 description 1
- 235000019484 Rapeseed oil Nutrition 0.000 description 1
- 108010073771 Soybean Proteins Proteins 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 229920003232 aliphatic polyester Polymers 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- AEMOLEFTQBMNLQ-UHFFFAOYSA-N beta-D-galactopyranuronic acid Natural products OC1OC(C(O)=O)C(O)C(O)C1O AEMOLEFTQBMNLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003833 bile salt Substances 0.000 description 1
- 229940093761 bile salts Drugs 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000679 carrageenan Substances 0.000 description 1
- 229920001525 carrageenan Polymers 0.000 description 1
- 229940113118 carrageenan Drugs 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 235000019705 chickpea protein Nutrition 0.000 description 1
- 238000005354 coacervation Methods 0.000 description 1
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 1
- 230000001332 colony forming effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- AEMOLEFTQBMNLQ-YBSDWZGDSA-N d-mannuronic acid Chemical compound O[C@@H]1O[C@@H](C(O)=O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O AEMOLEFTQBMNLQ-YBSDWZGDSA-N 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000000216 gellan gum Substances 0.000 description 1
- 235000010492 gellan gum Nutrition 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 229940072205 lactobacillus plantarum Drugs 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 210000003750 lower gastrointestinal tract Anatomy 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000004530 micro-emulsion Substances 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000004533 oil dispersion Substances 0.000 description 1
- 235000008390 olive oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000004006 olive oil Substances 0.000 description 1
- 235000019702 pea protein Nutrition 0.000 description 1
- 239000002504 physiological saline solution Substances 0.000 description 1
- 229920002643 polyglutamic acid Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000136 polysorbate Polymers 0.000 description 1
- 235000013406 prebiotics Nutrition 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 1
- 229940001941 soy protein Drugs 0.000 description 1
- 210000002784 stomach Anatomy 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910001631 strontium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- AHBGXTDRMVNFER-UHFFFAOYSA-L strontium dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Sr+2] AHBGXTDRMVNFER-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000019722 synbiotics Nutrition 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
- A61K9/48—Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
- A61K9/50—Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
- A61K9/5005—Wall or coating material
- A61K9/5021—Organic macromolecular compounds
- A61K9/5036—Polysaccharides, e.g. gums, alginate; Cyclodextrin
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23L—FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; PREPARATION OR TREATMENT THEREOF
- A23L33/00—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof
- A23L33/10—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof using additives
- A23L33/135—Bacteria or derivatives thereof, e.g. probiotics
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23P—SHAPING OR WORKING OF FOODSTUFFS, NOT FULLY COVERED BY A SINGLE OTHER SUBCLASS
- A23P10/00—Shaping or working of foodstuffs characterised by the products
- A23P10/30—Encapsulation of particles, e.g. foodstuff additives
- A23P10/35—Encapsulation of particles, e.g. foodstuff additives with oils, lipids, monoglycerides or diglycerides
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K35/00—Medicinal preparations containing materials or reaction products thereof with undetermined constitution
- A61K35/66—Microorganisms or materials therefrom
- A61K35/74—Bacteria
- A61K35/741—Probiotics
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
- A61K47/06—Organic compounds, e.g. natural or synthetic hydrocarbons, polyolefins, mineral oil, petrolatum or ozokerite
- A61K47/08—Organic compounds, e.g. natural or synthetic hydrocarbons, polyolefins, mineral oil, petrolatum or ozokerite containing oxygen, e.g. ethers, acetals, ketones, quinones, aldehydes, peroxides
- A61K47/14—Esters of carboxylic acids, e.g. fatty acid monoglycerides, medium-chain triglycerides, parabens or PEG fatty acid esters
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
- A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
- A61K47/36—Polysaccharides; Derivatives thereof, e.g. gums, starch, alginate, dextrin, hyaluronic acid, chitosan, inulin, agar or pectin
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K8/00—Cosmetics or similar toiletry preparations
- A61K8/02—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by special physical form
- A61K8/11—Encapsulated compositions
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K8/00—Cosmetics or similar toiletry preparations
- A61K8/18—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition
- A61K8/96—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing materials, or derivatives thereof of undetermined constitution
- A61K8/99—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing materials, or derivatives thereof of undetermined constitution from microorganisms other than algae or fungi, e.g. protozoa or bacteria
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
- A61K9/48—Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
- A61K9/50—Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
- A61K9/5089—Processes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61Q—SPECIFIC USE OF COSMETICS OR SIMILAR TOILETRY PREPARATIONS
- A61Q19/00—Preparations for care of the skin
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
- B01J13/02—Making microcapsules or microballoons
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Mycology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Birds (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Nutrition Science (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest sposób otrzymywania mikrokapsułek zawierających bakterie probiotyczne zamknięte wewnątrz kapsułki wytworzonej z polimeru naturalnego alginianiu z alg brunatnych, w którym to sposobie przygotowuje się roztwór naturalnego polimeru z bakteriami probiotycznymi — komponent A, przygotowuje się komponent B w postaci fazy olejowej zawierający surfaktanty, przygotowuje się roztwór sieciujący - komponent C, a następnie miesza poszczególne komponenty, Sposób charakteryzuje się tym, że czynnik sieciujący — komponent C, który stanowi 0,1 — 0,5 M roztwór wodny zawierający jony Ca<sup>2+</sup> wprowadza się z prędkością 0,3 — 2 ml na minutę, zachowując stosunek masowy roztworu alginianu do roztworu czynnika sieciującego na poziomie 1:1, przy czym uprzednio wodny roztwór alginianu sodu, o stężeniu 1 - 5% wagowych, miesza się z roztworem MRS, w którym stężenie bakterii probiotycznych wynosi 10<sup>8</sup> - 10<sup>12</sup> CFU/ml, a roztwór polimerowy łączy się z roztworem bakterii probiotycznych w stosunku 4:1, w temperaturze od 20 do 25 0°C (komponent A), następnie do układu wprowadza się fazę olejową — (komponent B), mieszaninę komponentów A i B poddaje się mieszaniu, wprowadza się czynnik sieciujący, poddając mieszaninę komponentów A, B i C sieciowaniu, w temperaturze 20 - 25°C, przez okres od 5 do 30 minut, separuje mikrokapsułki, przemywa się je 1% wodnym roztworem chlorku sodu i poddaje procesowi liofilizacji.The subject of the application is a method of obtaining microcapsules containing probiotic bacteria enclosed inside a capsule made of a natural polymer, alginate from brown algae, in which method a solution of a natural polymer with probiotic bacteria is prepared - component A, component B is prepared in the form of an oil phase containing surfactants, a cross-linking solution is prepared - component C, and then the individual components are mixed. The method is characterized in that the cross-linking agent - component C, which is a 0.1 - 0.5 M aqueous solution containing Ca<sup>2+</sup> ions is introduced at a rate of 0.3 - 2 ml per minute, maintaining the mass ratio of the alginate solution to the cross-linking agent solution at the level of 1:1, wherein previously an aqueous solution of sodium alginate, with a concentration of 1 - 5% by weight, is mixed with an MRS solution in which the concentration of probiotic bacteria is 10<sup>8</sup> - 10<sup>12</sup> CFU/ml, and the polymer solution is combined with the probiotic bacteria solution in a 4:1 ratio, at a temperature of 20 to 250°C (component A), then the oil phase is introduced into the system — (component B), the mixture of components A and B is mixed, a cross-linking agent is introduced, the mixture of components A, B and C is cross-linked, at a temperature of 20 - 25°C, for 5 to 30 minutes, the microcapsules are separated, they are washed with 1% aqueous sodium chloride solution and subjected to the lyophilization process.
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania mikrokapsułek zawierających bakterie probiotyczne zamknięte wewnątrz kapsułki wytworzonej z naturalnego polimeru na przykład alginianu z alg brunatnych.The subject of the invention is a method for obtaining microcapsules containing probiotic bacteria enclosed inside a capsule made of a natural polymer, for example alginate from brown algae.
Mikrokapsułkowanie, czy też mikroenkapsulacja, jest procesem polegającym na powlekaniu lub zamykaniu danego materiału lub mieszaniny materiałów wewnątrz otoczki (membrany), którą stanowi określony materiał lub układ. Zazwyczaj materiały te różnią się właściwościami fizyko-chemicznymi, toteż w wyniku mikroenkapsulacji otrzymywany jest produkt kompozytowy - mikrokapsułki, złożone z rdzenia oraz otoczki o różnej charakterystyce materiałowej. Istnieje wiele metod mikroenkapsulacji, które można podzielić na dwie główne grupy: procesy chemiczne (np. koacerwacja, polimeryzacja międzyfazowa lub in situ) oraz procesy mechaniczne lub fizyczne (np. suszenie rozpyłowe, enkapsulacja mikroprzepływowa, wytłaczanie wirowe, technologia wibracji dysz).Microencapsulation is a process of coating or enclosing a given material or mixture of materials inside a shell (membrane) which is a specific material or system. Usually these materials differ in their physicochemical properties, therefore as a result of microencapsulation a composite product is obtained - microcapsules, consisting of a core and a shell with different material characteristics. There are many methods of microencapsulation, which can be divided into two main groups: chemical processes (e.g. coacervation, interfacial or in situ polymerization) and mechanical or physical processes (e.g. spray drying, microfluidic encapsulation, spin extrusion, nozzle vibration technology).
Najczęściej stosowanymi w enkapsulacji biomateriałami są resorbowalne materiały polimerowe naturalne i syntetyczne, wśród których wyróżnić należy dwie grupy: polisacharydy, w tym alginian, chitozan; oraz poliestry alifatyczne, takie jak polilaktyd (PLA), poliglikolid (PGA), kopolimer polilaktyd-glikolid (PLGA). Mikrokapsułki alginianowe stanowią biokompatybilne, biodegradowalne i nietoksyczne systemy dostarczania substancji aktywnych. Surowcem stosowanym do otrzymywania mikrosfer są alginiany, polisacharydy pozyskiwane z alg morskich, zbudowane z połączonych wiązaniem glikozydowym cząsteczek kwasu D-mannuronowego i kwasu L-guluronowego. Ze względu na biokompatybilność i nietoksyczność alginiany znalazły zastosowanie, jako nośniki substancji aktywnych, przy czym wykorzystywane są w formie mikrożeli, mikrokapsułek i mikrosfer. Najczęściej stosowane są w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym. Do popularnych metod otrzymywania kapsułek alginianowych należą techniki takie jak: ekstruzja (wytłaczanie), emulsyfikacja oraz suszenie rozpyłowe.The most commonly used biomaterials in encapsulation are resorbable natural and synthetic polymeric materials, among which two groups can be distinguished: polysaccharides, including alginate, chitosan; and aliphatic polyesters, such as polylactide (PLA), polyglycolide (PGA), polylactide-glycolide copolymer (PLGA). Alginate microcapsules are biocompatible, biodegradable and non-toxic systems for delivering active substances. The raw material used to obtain microspheres is alginates, polysaccharides obtained from marine algae, composed of D-mannuronic acid and L-guluronic acid molecules linked by a glycosidic bond. Due to their biocompatibility and non-toxicity, alginates have been used as carriers for active substances, and are used in the form of microgels, microcapsules and microspheres. They are most often used in the food and pharmaceutical industries. Popular methods of obtaining alginate capsules include techniques such as extrusion, emulsification and spray drying.
W stanie techniki znane jest rozwiązanie będące przedmiotem zgłoszenia patentowego P.395685, które dotyczy sposobu wytwarzania mikrokapsułek żelowych i charakteryzuje się tym, że do komory wprowadzane są równocześnie i rozpylane na siebie co najmniej dwa strumienie gazozoli, z których jeden stanowi mieszaninę żelującego składnika będącego ścianką mikrokapsułki i substancji zamykanej, a drugi zawiera substancje wchodzące w reakcje utwardzania - żelowania ścianki mikrokapsułki, przy czym wielkość cząstek faz rozproszonych w gazie nie może być większa niż 100 μm.The prior art includes a solution which is the subject of patent application P.395685, which relates to a method for manufacturing gel microcapsules and is characterized in that at least two gasosol streams are simultaneously introduced into the chamber and sprayed onto each other, one of which is a mixture of the gelling component being the microcapsule wall and the substance being enclosed, and the other contains substances entering into the hardening - gelling reactions of the microcapsule wall, wherein the size of the particles of the phases dispersed in the gas cannot be greater than 100 μm.
Z amerykańskiego zgłoszenia patentowego US 2009/0098628 również jako EP1702058B1 znana jest metoda i urządzenie do wytwarzania mikrokapsułek zawierających drobnoustroje. Charakterystyczną cechą tego rozwiązania jest formowanie kropel kontaktujących się z lustrem cieczy za pomocą porowatej przegrody.From the American patent application US 2009/0098628 also as EP1702058B1 is known a method and device for manufacturing microcapsules containing microorganisms. A characteristic feature of this solution is the formation of drops in contact with the liquid surface by means of a porous partition.
Z amerykańskiego opisu patentowego US 6 033 888 znany jest proces mikrokapsułkowania komórek drobnoustrojów, który polega na rozpraszaniu zestalanych kropel przy użyciu ultradźwięków. Twórcy rozwiązania opracowali nowy proces, który wzmocnił mikrokapsułki alginianu i ich tolerancję na kontakt z inną substancją - cytrynianem, jednak i w tym procesie tworzy kropelki alginianu o odpowiedniej wielkości, które następnie wprowadza się na odpowiednią głębokość do roztworu żelującego.From the American patent description US 6 033 888 is known the process of microencapsulation of microbial cells, which consists in dispersing solidified droplets using ultrasound. The creators of the solution developed a new process, which strengthened alginate microcapsules and their tolerance to contact with another substance - citrate, however, in this process also creates alginate droplets of the appropriate size, which are then introduced to the appropriate depth into the gelling solution.
Znany z polskiego opisu patentowego PL235870 sposób wytwarzania mikrokapsułek typu rdzeń/otoczka modyfikowanych tlenkiem grafenu, w technologii współosiowego wytłaczania z wykorzystaniem technologii wibracji dysz oraz elektrostatycznego rozpraszania uformowanych kropel, charakteryzuje się tym, że sporządza się wodny roztwór alginianu o stężeniu od 0,01% (w/o) do 30,0% (w/o), z dodatkiem tlenku grafenu w ilości od 0,01% (w/o) do 10,0% (w/o) w stosunku do objętości roztworu alginianu, oraz emulsję z wodnego roztworu substancji biologicznie aktywnej oraz roztworu poliestru w rozpuszczalniku organicznym, w której poliester jest wybrany z grupy zawierającej: polimery kwasu mlekowego, polimery kwasu glikolowego, polimery kwasu ε-kapronowego, i ich kopolimery, a rozpuszczalnikiem substancji biologicznie aktywnej jest roztwór soli fizjologicznej lub biologicznie dopuszczalny bufor, zaś stosunek fazy organicznej do fazy wodnej wynosi od 1:1 do 20:1, następnie z tego wodnego roztworu oraz tej emulsji formuje się mikrokapsułki, które sieciuje się w wodnym roztworze chlorku wapnia lub chlorku strontu o stężeniu od 1 mM do 1 M, w czasie od 0,1 godziny do 24 godzin, po czym mikrokapsułki płucze się wodą, zamraża się i liofilizuje.The method of manufacturing core/shell type microcapsules modified with graphene oxide, known from Polish patent description PL235870, by coaxial extrusion technology using nozzle vibration technology and electrostatic dispersion of formed droplets, is characterized in that an aqueous solution of alginate is prepared with a concentration of 0.01% (w/o) to 30.0% (w/o), with the addition of graphene oxide in an amount of 0.01% (w/o) to 10.0% (w/o) in relation to the volume of the alginate solution, and an emulsion of an aqueous solution of a biologically active substance and a solution of polyester in an organic solvent, wherein the polyester is selected from the group consisting of: lactic acid polymers, glycolic acid polymers, ε-caproic acid polymers, and their copolymers, and the solvent for the biologically active substance is a physiological saline solution or a biologically acceptable buffer, and the ratio of the organic phase to the organic phase is water solution is from 1:1 to 20:1, then microcapsules are formed from this aqueous solution and this emulsion, which are cross-linked in an aqueous solution of calcium chloride or strontium chloride with a concentration of 1 mM to 1 M, for 0.1 hour to 24 hours, after which the microcapsules are rinsed with water, frozen and lyophilized.
W zgłoszeniu WO2015019307 przedstawiono mikrokapsułki do ochrony probiotyków i sposoby ich wytwarzania. W niektórych postaciach mikrokapsułki według zgłoszenia stosuje się do dostarczania probiotyków, kombinacji probiotyków i prebiotyków i/lub synbiotyków przez żołądek ssaka do jego dolnego odcinka przewodu pokarmowego. W niektórych przykładach wykonania mikrokapsułki zawierają biopolimer i białko pochodzenia roślinnego. W niektórych przykładach wykonania mikrokapsułki obejmują jako biopolimer alginian, jotakaragen lub deacylowaną gumę gellan. W niektórych przykładach wykonania mikrokapsułki zawierają białko z ciecierzycy, białko z grochu lub białko sojowe jako białko pochodzenia roślinnego. Emulsję zawierającą biopolimer, białko pochodzenia roślinnego i materiał probiotyczny do kapsułkowania można poddać sieciowaniu w celu utworzenia mikrokapsułki.Application WO2015019307 discloses microcapsules for protecting probiotics and methods of making the same. In some embodiments, the microcapsules of the application are used to deliver probiotics, combinations of probiotics and prebiotics, and/or synbiotics through the stomach of a mammal to its lower gastrointestinal tract. In some embodiments, the microcapsules comprise a biopolymer and a plant-derived protein. In some embodiments, the microcapsules comprise alginate, iota-carrageenan, or deacylated gellan gum as the biopolymer. In some embodiments, the microcapsules comprise chickpea protein, pea protein, or soy protein as the plant-derived protein. An emulsion comprising a biopolymer, a plant-derived protein, and a probiotic encapsulation material may be cross-linked to form a microcapsule.
Z amerykańskiego opisu patentowego US 11123384 znane są mikrokapsułkowane bakterie probiotyczne chronione przed degradacją przez kwaśne roztwory wodne, wysokie stężenia soli kwasów żółciowych, podwyższone temperatury i długotrwałe przechowywanie oraz wykazujące zwiększoną aktywność przeciwbakteryjną w porównaniu z ich odpowiednikami niemikrokapsułkowanymi. Mikrokapsułkowane bakterie probiotyczne obejmują bakterie probiotyczne zamknięte w mikrokapsułkach. Bakterie probiotyczne to żywe komórki Lactobacillus plantarum. Każda z mikrokapsułek zawiera matrycę żelowanego alginianu. Matryca całkowicie otacza bakterie probiotyczne w matrycy. Zewnętrzna powierzchnia matrycy ma powłokę składającą się zasadniczo z jednego oleju roślinnego wybranego z grupy składającej się z oliwy z oliwek i oleju rzepakowego lub zewnętrzna powierzchnia matrycy jest traktowana chlorkiem sodu. Mikrokapsułkowane bakterie probiotyczne mają średni rozmiar cząstek poniżej 1000 mikronów (pm).From the United States patent specification US 11123384 are known microencapsulated probiotic bacteria protected from degradation by acidic aqueous solutions, high concentrations of bile salts, elevated temperatures and long-term storage and exhibiting increased antibacterial activity compared to their non-microencapsulated counterparts. Microencapsulated probiotic bacteria include probiotic bacteria encapsulated in microcapsules. The probiotic bacteria are live cells of Lactobacillus plantarum. Each of the microcapsules contains a matrix of gelatinized alginate. The matrix completely surrounds the probiotic bacteria in the matrix. The outer surface of the matrix has a coating consisting essentially of one vegetable oil selected from the group consisting of olive oil and rapeseed oil or the outer surface of the matrix is treated with sodium chloride. The microencapsulated probiotic bacteria have an average particle size of less than 1000 microns (pm).
W literaturze brak jest precyzyjnych wskazań jakie parametry wejściowe, dla procesu enkapsulacji mikroemulsyjnej z zastosowaniem homogenizacji ultradźwiękowej lub mechanicznej, w istotny sposób wpływają na parametry wyjściowe - wielkość i stabilność mikrokapsułek alginianowych otrzymywanych w tym procesie.There are no precise indications in the literature as to what input parameters for the microemulsion encapsulation process using ultrasonic or mechanical homogenization significantly influence the output parameters - the size and stability of alginate microcapsules obtained in this process.
Według wynalazku, sposób otrzymywania mikrokapsułek zawierających bakterie probiotyczne zamknięte wewnątrz kapsułki wytworzonej z polimeru naturalnego alginianu z alg brunatnych, w którym to sposobie przygotowuje się roztwór naturalnego polimeru z bakteriami probiotycznymi - komponent A, przygotowuje się komponent B w postaci fazy olejowej zawierający surfaktanty, przygotowuje się roztwór sieciujący - komponent C, a następnie miesza poszczególne komponenty, charakteryzuje się tym, że czynnik sieciujący - komponent C, który stanowi 0,1-0,5 M roztwór wodny zawierający jony Ca2+ wprowadza się z prędkością 0,3-2 ml na minutę, zachowując stosunek masowy roztworu alginianu do roztworu czynnika sieciującego na poziomie 1:1, przy czym uprzednio wodny roztwór alginianu sodu, o stężeniu 1-5% wagowych, miesza się z roztworem MRS, w którym stężenie bakterii probiotycznych wynosi 108-1012 CFU/ml, a roztwór polimerowy łączy się z roztworem bakterii probiotycznych w stosunku 4:1, w temperaturze od 20 do 25°C (komponent A), następnie do układu wprowadza się fazę olejową - (komponent B), którą stanowi mieszanina triglicerydów kaprynowo-kaprylowych z surfaktantem, mieszaninę komponentów A i B poddaje się mieszaniu, za pomocą mieszadła mechanicznego, z prędkością w przedziale 400-800 rpm, w czasie 5-10 minut, utrzymując temperaturę układu dyspersyjnego na poziomie 25°C. Uzyskaną preemulsję poddaje się procesowi homogenizacji, dla uzyskania emulsji, a następnie do otrzymanego układu, przy ciągłym mieszaniu z prędkością 400-800 rpm, wprowadza się czynnik sieciujący. Mieszaninę komponentów A, B i C poddaje się sieciowaniu, w temperaturze od 20-25°C, przez okres od 5 do 30 minut, korzystnie 10 minut. W celu separacji mikrokapsułek, emulsję olejową poddaje się procesowi wirowania, stabilizuje w temperaturze 5-7°C, przez okres 24 godzin, a następnie po oddzieleniu fazy olejowej, wydzielone mikrokapsułki przemywa się 1% wodnym roztworem chlorku sodu i poddaje procesowi liofilizacji.According to the invention, a method for obtaining microcapsules containing probiotic bacteria enclosed inside a capsule made of a natural polymer of alginate from brown algae, in which a solution of a natural polymer with probiotic bacteria - component A is prepared, component B is prepared in the form of an oil phase containing surfactants, a cross-linking solution - component C is prepared, and then the individual components are mixed, is characterized in that the cross-linking agent - component C, which is a 0.1-0.5 M aqueous solution containing Ca2 + ions, is introduced at a rate of 0.3-2 ml per minute, maintaining the mass ratio of the alginate solution to the cross-linking agent solution at a level of 1:1, wherein previously an aqueous solution of sodium alginate, with a concentration of 1-5% by weight, is mixed with a MRS solution, in which the concentration of probiotic bacteria is 108-1012 CFU/ml, and the polymer solution is combined with the solution of probiotic bacteria in a ratio of 4:1, at a temperature of 20 to 25°C (component A), then the oil phase is introduced into the system - (component B), which is a mixture of capric-caprylic triglycerides with a surfactant, the mixture of components A and B is subjected to mixing, using a mechanical stirrer, at a speed in the range of 400-800 rpm, for 5-10 minutes, maintaining the temperature of the dispersion system at 25°C. The obtained pre-emulsion is subjected to a homogenization process to obtain an emulsion, and then a cross-linking agent is introduced into the obtained system, with continuous mixing at a speed of 400-800 rpm. The mixture of components A, B and C is subjected to cross-linking, at a temperature of 20-25°C, for a period of 5 to 30 minutes, preferably 10 minutes. In order to separate the microcapsules, the oil emulsion is subjected to a centrifugation process, stabilized at a temperature of 5-7°C for 24 hours, and then, after separation of the oil phase, the isolated microcapsules are washed with 1% aqueous sodium chloride solution and subjected to a lyophilization process.
Korzystnie, jony Ca2+ pochodzą z roztworu soli wapnia, takiego jak roztwór chlorku wapnia o stężeniu 0,1-0,5M.Preferably, the Ca2 + ions are derived from a calcium salt solution, such as a 0.1-0.5M calcium chloride solution.
Korzystnie, komponent A z komponentem B łączy się w stosunku wagowym 1:5.Preferably, component A and component B are combined in a weight ratio of 1:5.
Korzystnie, wodny roztwór alginianu sodu - roztwór polimerowy - przygotowywany jest przez rozpuszczenie od 1 do 5 części wagowych, soli sodowej kwasu alginowego z alg brunatnych w wodzie w ilości od 95 do 99,0 części wagowych, korzystnie 98 części wagowych.Preferably, the aqueous solution of sodium alginate - the polymer solution - is prepared by dissolving from 1 to 5 parts by weight of sodium salt of alginic acid from brown algae in water in an amount of from 95 to 99.0 parts by weight, preferably 98 parts by weight.
Korzystnie, zawartość surfaktantu wynosi 0,5 do 2,0% wagowych w stosunku do masy fazy wodnej.Preferably, the surfactant content is 0.5 to 2.0% by weight relative to the weight of the aqueous phase.
Korzystnie, jako emulgatory stosuje się surfaktanty z grupy niejonowych związków powierzchniowo czynnych, takie jak oksyetylenowane pochodne estrów sorbitanu i kwasów tłuszczowych: laurynowego, palmitynowego, oleinowego oraz estry sorbitanu i kwasów tłuszczowych laurynowego, palmitynowego, oleinowego oraz ich mieszanin.Preferably, surfactants from the group of non-ionic surface-active compounds are used as emulsifiers, such as ethoxylated derivatives of sorbitan esters and lauric, palmitic, oleic fatty acids, and sorbitan esters and lauric, palmitic, oleic fatty acids and mixtures thereof.
Korzystnie, jako bakterie probiotyczne stosuje się szczepy należące do rodzaju Lactobacillus lub Bifidobacterium, korzystnie Lactobacillus casei, korzystnie w ilości 108-1012 CFU/ml.Preferably, strains belonging to the genus Lactobacillus or Bifidobacterium are used as probiotic bacteria, preferably Lactobacillus casei, preferably in the amount of 108 -1012 CFU/ml.
Korzystnie, proces homogenizacji prowadzi się stosując homogenizator typu „rotor-stator” przy prędkości 7000-12000 rpm, korzystnie przy prędkości 8000 rpm. Korzystnie, proces homogenizacji prowadzi się stosując homogenizator ultradźwiękowy i amplitudę od 50 do 90%, korzystnie od 65 do 70%.Preferably, the homogenization process is carried out using a rotor-stator homogenizer at a speed of 7000-12000 rpm, preferably at a speed of 8000 rpm. Preferably, the homogenization process is carried out using an ultrasonic homogenizer and an amplitude of from 50 to 90%, preferably from 65 to 70%.
Korzystnie, proces wirowania dla oddzielenia mikrokapsułek prowadzony jest z prędkością 500 do 3 000 rpm.Preferably, the centrifugation process to separate the microcapsules is carried out at a speed of 500 to 3,000 rpm.
Korzystnie w sposobie według wynalazku otrzymuje się kapsułki o kontrolowanych rozmiarach, o wielkości od 10 do 500 mikrometrów.Advantageously, the process according to the invention produces capsules of controlled size, ranging from 10 to 500 micrometers in size.
Największy wpływ na wielkość mikrokapsułek alginianowych, otrzymywanych sposobem według wynalazku ma szybkość wkraplania oraz stężenie środka sieciującego.The greatest influence on the size of alginate microcapsules obtained by the method according to the invention is exerted by the rate of addition and the concentration of the cross-linking agent.
Stosując homogenizację ultradźwiękową sposobem według wynalazku otrzymano stabilne kapsułki alginianowe o rozmiarach od 10 do 500 mikrometrów.Using ultrasonic homogenization using the method of the invention, stable alginate capsules with sizes ranging from 10 to 500 micrometers were obtained.
Otrzymane kapsułki mogą stanowić surowiec, będący nośnikiem probiotyków do stosowania w preparatach przeznaczonych do pielęgnacji i/lub leczenia skóry.The obtained capsules can be used as a raw material carrying probiotics for use in preparations intended for skin care and/or treatment.
Wynalazek został przedstawiony w przykładach wykonania.The invention is presented in embodiments.
Przykład 1Example 1
Wstępną emulsję - preemulsję, która była kierowana do sieciowania przygotowano poprzez zmieszanie fazy wodnej i fazy olejowej. Fazę wodną stanowił wodny roztwór alginianu sodu o stężeniu 2% wag. z bulionem MRS, w którym stężenie bakterii Lactobacillus casei, w wyniku namnożenia liofilizatu ATCC 334, wynosiło 1010 CFU/ml. Stosunek roztworu alginianu sodu do bulionu bakteryjnego wynosił 4:1. Fazę olejową stanowiła mieszanina triglicerydów kaprynowo-kaprylowych z surfaktantem polioksyetylenowanymi estrami sorbitanu i kwasu oleinowego. Stosunek masowy fazy wodnej do olejowej wynosił 1:5. Zawartość surfaktanta w dyspersji, w stosunku do masy fazy wodnej wynosiła 1%. Po połączeniu fazy olejowej i fazy wodnej, preemulsję mieszano za pomocą mieszadła magnetycznego, z prędkością obrotów w przedziale 500 rpm, przez okres 10 minut, w temperaturze pokojowej - T=25°C. Następnie mieszaninę stanowiącą preemulsję poddawano procesowi homogenizacji, stosując homogenizator typu „rotor-stator” przy prędkości 8000 rpm.The initial emulsion - pre-emulsion, which was directed to cross-linking, was prepared by mixing the water phase and the oil phase. The water phase was an aqueous solution of sodium alginate at a concentration of 2% by weight with MRS broth, in which the concentration of Lactobacillus casei bacteria, as a result of multiplication of ATCC 334 lyophilisate, was 10 10 CFU/ml. The ratio of sodium alginate solution to bacterial broth was 4:1. The oil phase was a mixture of capric-caprylyl triglycerides with a surfactant - polyoxyethylene sorbitan esters and oleic acid. The mass ratio of the water phase to the oil phase was 1:5. The surfactant content in the dispersion, in relation to the mass of the water phase was 1%. After combining the oil phase and the water phase, the pre-emulsion was mixed with a magnetic stirrer at a speed of 500 rpm for 10 minutes at room temperature - T=25°C. Then, the mixture constituting the pre-emulsion was subjected to a homogenization process using a rotor-stator homogenizer at a speed of 8000 rpm.
Przed homogenizacją połączone fazy: wodna (A) i olejowa (B) w wyniku mieszania mieszadłem mechanicznym tworzą układ nazywany preemulsją (taki układ nie jest jeszcze stabilny między innymi dlatego, że krople fazy wewnętrznej, w tym przypadku wodnej, mają różne rozmiary co sprzyja koalescencji i dopiero po homogenizacji otrzymujemy bardziej jednorodną a tym samym i bardziej stabilną fazę wewnętrzną - i tym samym układ można nazywać emulsją.Before homogenization, the combined phases: water (A) and oil (B), as a result of mixing with a mechanical stirrer, create a system called a pre-emulsion (such a system is not yet stable, among other things, because the drops of the internal phase, in this case water, have different sizes, which promotes coalescence, and only after homogenization do we obtain a more homogeneous and therefore more stable internal phase - and thus the system can be called an emulsion.
Do zhomogenizowanej emulsji W/O, zawierającej probiotyczny szczep bakterii, w kolejnym etapie ciągle mieszając (mieszadło magnetyczne, prędkość obrotów w 500 rpm) wkraplano z szybkością 1 ml na minutę, roztwór 0,3 M chlorku wapnia w celu utworzenia mikrokapsułek alginianowych. Stosunek masowy roztworu alginianu do roztworu chlorku wapnia wynosił 1:1. Mieszanie dyspersji mikrokapsułek alginianowych kontynuowano po zakończeniu wkraplania roztworu CaCl2 jeszcze przez 10 minut. W kolejnym etapie, w celu oddzielenia otrzymanych w procesie mikrokapsułek, dyspersje olejową wirowano z szybkością 500 rpm przez 20 minut, pozostawiono na okres 24 godzin w temperaturze 5°C, a następnie po oddzieleniu fazy olejowej, mikrokapsułki poddano procesowi liofilizacji. Otrzymano mikrokapsułki alginianowe o rozmiarach d = 10-500 mikrometrów, zawierające bakterie probiotyczne - Lactobacillus casei.In the next step, a 0.3 M calcium chloride solution was added dropwise at a rate of 1 ml per minute to the homogenized W/O emulsion containing the probiotic bacterial strain while continuously stirring (magnetic stirrer, rotation speed at 500 rpm) to form alginate microcapsules. The mass ratio of the alginate solution to the calcium chloride solution was 1:1. The mixing of the alginate microcapsule dispersion was continued after the addition of the CaCl2 solution was completed for another 10 minutes. In the next step, in order to separate the microcapsules obtained in the process, the oil dispersion was centrifuged at a speed of 500 rpm for 20 minutes, left for 24 hours at 5°C, and then, after separating the oil phase, the microcapsules were subjected to the lyophilization process. Alginate microcapsules with sizes d = 10-500 micrometers were obtained, containing probiotic bacteria - Lactobacillus casei.
Przykład 2Example 2
Wytworzono preemulsję przez zmieszanie fazy wodnej i fazy olejowej. Fazę wodną stanowi 2% roztwór wodny alginianu sodu z bulionem MRS, w którym stężenie bakterii Lactobacillus plantarum w wyniku namnożenia liofilizatu ATCC 8014 wynosiło 109 CFU/ml. Stosunek roztworu alginianu sodu do bulionu bakteryjnego wynosił 4:1. Fazę olejową stanowi mieszanina triglicerydów kaprynowo-kaprylowych z surfaktantem - oksyetylenowanymi estrami sorbitanu i kwasu oleinowego. Stosunek masowy fazy wodnej do olejowej wynosił 1:5. Zawartość surfaktanta w dyspersji, w stosunku do masy fazy wodnej wynosi 1,0%. Po połączeniu fazy olejowej i fazy wodnej, preemulsję mieszano za pomocą mieszadła magnetycznego z prędkością obrotów w przedziale 600 rpm, w czasie 10 minut, w temperaturze pokojowej T=25°C. Następnie mieszaninę stanowiącą preemulsję poddawano procesowi homogenizacji, stosując proces homogenizacji ultradźwiękowej i amplituda sonikacji - 69%. Do zhomogenizowanej emulsji W/O, zawierającej probiotyczny szczep bakterii, w kolejnym etapie ciągle mieszając przy użyciu mieszadła magnetycznego, przy prędkości obrotowej 600 rpm wkraplano z szybkością 1 ml na minutę roz twór 0,3 M chlorku wapnia, zachowując stosunek masowy roztworu alginianu do roztworu chlorku wapnia wynosił 1:1. Po zakończeniu wkraplania roztworu CaCb mieszanie dyspersji mikrokapsułek alginianowych kontynuowano jeszcze przez 10 minut. W celu oddzielenia otrzymanych mikrokapsułek, dyspersje wirowano z szybkością 500 rpm, a następnie pozostawiono na okres 24 godzin w temperaturze 5°C. Po oddzieleniu od fazy olejowej, przemyciu roztworem NaCl, otrzymane mikrokapsułki poddano procesowi liofilizacji. Otrzymano zliofilizowane mikrokapsułki alginianowe o rozmiarach d = 10-500 mikrometrów zawierające Lactobacillus casei.A pre-emulsion was prepared by mixing the water phase and the oil phase. The water phase was a 2% aqueous solution of sodium alginate with MRS broth, in which the concentration of Lactobacillus plantarum bacteria as a result of multiplication of ATCC 8014 lyophilisate was 109 CFU/ml. The ratio of sodium alginate solution to bacterial broth was 4:1. The oil phase was a mixture of capric-caprylyl triglycerides with surfactant - ethoxylated sorbitan esters and oleic acid. The mass ratio of the water phase to the oil phase was 1:5. The surfactant content in the dispersion, in relation to the mass of the water phase was 1.0%. After combining the oil phase and the water phase, the pre-emulsion was mixed using a magnetic stirrer at a speed of 600 rpm, for 10 minutes, at room temperature T=25°C. Then, the mixture constituting the pre-emulsion was subjected to the homogenization process using the ultrasonic homogenization process and the sonication amplitude - 69%. In the next step, a 0.3 M calcium chloride solution was added dropwise at a rate of 1 ml per minute to the homogenized W/O emulsion containing the probiotic bacterial strain, while continuously stirring using a magnetic stirrer at a rotational speed of 600 rpm, while maintaining the mass ratio of the alginate solution to the calcium chloride solution at 1:1. After the addition of the CaClb solution was completed, the mixing of the alginate microcapsule dispersion was continued for another 10 minutes. In order to separate the obtained microcapsules, the dispersions were centrifuged at a speed of 500 rpm and then left for 24 hours at 5°C. After separation from the oil phase, washing with NaCl solution, the obtained microcapsules were subjected to the lyophilization process. Lyophilized alginate microcapsules with sizes d = 10-500 micrometers containing Lactobacillus casei were obtained.
Stanowiąca przedmiot rozwiązania metoda otrzymywania mikrokapsułek, w emulsji W/O, stanowi prosty, niewymagający specjalistycznej aparatury (np. wyposażonej w specjalne przegrody) proces. Parametry procesu homogenizacji oraz zmiana szybkości wkraplania i stężenia środka sieciującego (chlorku wapnia), pozwalają na uzyskanie z dużą precyzją stabilnych mikrokapsułek o kontrolowanych rozmiarach od 10 do 500 mikrometrów. Opracowana technika wytwarzania mikrokapsułek jest ekonomiczna i ekologiczna nie wymaga stosowania dużej ilości, drogich surowców, np. rozpuszczalników organicznych. Zasadniczą zaletą rozwiązania jest wysoka efektywność enkapsulacji bakterii probiotycznych w mikrokapsułkach.The method of obtaining microcapsules in a W/O emulsion, which is the subject of the solution, is a simple process that does not require specialist equipment (e.g. equipped with special partitions). The parameters of the homogenization process and the change of the rate of dripping and the concentration of the cross-linking agent (calcium chloride) allow obtaining stable microcapsules with controlled sizes from 10 to 500 micrometers with high precision. The developed technique of producing microcapsules is economical and ecological, it does not require the use of large amounts of expensive raw materials, e.g. organic solvents. The main advantage of the solution is the high efficiency of encapsulation of probiotic bacteria in microcapsules.
Oznaczenia i skróty:Symbols and abbreviations:
MRS - podłoża hodowlane „De Man, Rogosa and Sharpe” do namnażania, hodowli bakterii;MRS - "De Man, Rogosa and Sharpe" culture media for the multiplication and cultivation of bacteria;
CFU - Colony Forming Unit - jednostki tworzące kolonię, jednostka określająca liczbę mikroorganizmów lub komórek w materiale badanym.CFU - Colony Forming Unit - a unit defining the number of microorganisms or cells in the tested material.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL443812A PL246674B1 (en) | 2023-02-16 | 2023-02-16 | Method of obtaining microcapsules containing probiotic bacteria |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL443812A PL246674B1 (en) | 2023-02-16 | 2023-02-16 | Method of obtaining microcapsules containing probiotic bacteria |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL443812A1 PL443812A1 (en) | 2023-07-17 |
| PL246674B1 true PL246674B1 (en) | 2025-02-24 |
Family
ID=87424095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL443812A PL246674B1 (en) | 2023-02-16 | 2023-02-16 | Method of obtaining microcapsules containing probiotic bacteria |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL246674B1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015019307A1 (en) * | 2013-08-07 | 2015-02-12 | University Of Saskatchewan | Microcapsules containing probiotics and methods of making same |
| WO2018002248A1 (en) * | 2016-06-30 | 2018-01-04 | Yun NV | Preservation of microorganisms |
| US20180289755A1 (en) * | 2016-02-02 | 2018-10-11 | University Of Dammam | Microencapsulated probiotic bacteria |
-
2023
- 2023-02-16 PL PL443812A patent/PL246674B1/en unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015019307A1 (en) * | 2013-08-07 | 2015-02-12 | University Of Saskatchewan | Microcapsules containing probiotics and methods of making same |
| US20180289755A1 (en) * | 2016-02-02 | 2018-10-11 | University Of Dammam | Microencapsulated probiotic bacteria |
| WO2018002248A1 (en) * | 2016-06-30 | 2018-01-04 | Yun NV | Preservation of microorganisms |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ŁĘTOCHA, A.; MIASTKOWSKA, M.; SIKORA, E.: "Polymers 2022, 14, 3834.", PREPARATION AND CHARACTERISTICS OF ALGINATE MICROPARTICLES FOR FOOD, PHARMACEUTICAL AND COSMETIC APPLICATIONS., DOI: https://doi.org/10.3390/polym14183834 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL443812A1 (en) | 2023-07-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Vaziri et al. | Co-microencapsulation of Lactobacillus plantarum and DHA fatty acid in alginate-pectin-gelatin biocomposites | |
| Ching et al. | Alginate gel particles–A review of production techniques and physical properties | |
| Homayouni et al. | Effect of lecithin and calcium chloride solution on the microencapsulation process yield of calcium alginate beads | |
| Vidhyalakshmi et al. | Encapsulation “the future of probiotics”-a review | |
| Zaeim et al. | Electrospray assisted fabrication of hydrogel microcapsules by single-and double-stage procedures for encapsulation of probiotics | |
| Pitigraisorn et al. | Encapsulation of Lactobacillus acidophilus in moist-heat-resistant multilayered microcapsules | |
| Kailasapathy | Microencapsulation of probiotic bacteria: technology and potential applications | |
| JP5526033B2 (en) | Fine particle production apparatus and fine particle production method | |
| JP6820340B2 (en) | Coating method of lactic acid bacteria with enhanced intestinal survival rate | |
| Zou et al. | Microencapsulation of Bifidobacterium bifidum F-35 in reinforced alginate microspheres prepared by emulsification/internal gelation | |
| Lai et al. | Microencapsulation of Lactobacillus rhamnosus GG with flaxseed mucilage using co-extrusion technique | |
| CN114847484A (en) | Probiotics-loaded alginate microcapsule and preparation method and application thereof | |
| Vivek | Use of encapsulated probiotics in dairy based foods | |
| Della Porta et al. | Bacteria microencapsulation in PLGA microdevices by supercritical emulsion extraction | |
| PL231923B1 (en) | Methods for encapsulation and microparticles produced by those methods | |
| Morelli et al. | Microparticles for cell encapsulation and colonic delivery produced by membrane emulsification | |
| Panghal et al. | Microencapsulation for delivery of probiotic bacteria | |
| Sun et al. | Advances in probiotic encapsulation methods to improve bioactivity | |
| CN106617093A (en) | Acid-resistant, stable probiotic microcapsules, preparation method and application thereof | |
| CN104886091B (en) | A kind of biodegradable emamectin-benzoate microballoon | |
| Hassan et al. | A review on microencapsulation in improving probiotic stability for beverages application | |
| Akbar et al. | Electrospun probiotics: an alternative for encapsulation | |
| Hamad et al. | Triggered cell release from shellac–cell composite microcapsules | |
| Mohammad et al. | Biopolymeric encapsulation of probiotics for improved release properties in the gastrointestinal digestion system | |
| PL246674B1 (en) | Method of obtaining microcapsules containing probiotic bacteria |