DE69707413T3 - Probiotik enthaltendes Getreideprodukt - Google Patents
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Description
- Gebiet der Erfindung
- Diese Erfindung bezieht sich auf ein essfertiges Getreideprodukt, das einen probiotischen Mikroorganismus enthält; zum Beispiel Tierfutter, Frühstückszerealien, Kindernahrungszerealien oder Fertignahrung. Bei Verwendung hat das Getreideprodukt eine positive Wirkung auf den gastrointestinalen Trakt der Person oder des Tieres, die bzw. das es konsumiert, und daher auf die Person oder das Tier. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung des Getreideprodukts und auf Maßnahmen, die positiven Wirkungen in den gastrointestinalen Trakten von Menschen und Tieren zu fördern.
- Hintergrund der Erfindung
- Probiotische Mikroorganismen sind Mikroorganismen, die günstig auf einen Wirt wirken, indem dessen intestinales mikrobielles Gleichgewicht verbessert wird (Fuller, R; 1989; J. Applied Bacteriology, 66: 365–378). Im Allgemeinen erzeugen probiotische Mikroorganismen organische Säuren wie Milchsäure und Essigsäure, die das Wachstum pathogener Bakterien wie Clostridium perfringens und Heliobacter pylorl hemmen. Dementsprechend wird angenommen, dass probiotische Bakterien nützlich bei der Behandlung und Vermeidung von Krankheiten sind, die von pathogenen Bakterien hervorgerufen werden. Ferner wird angenommen, dass probiotische Mikroorganismen das Wachstum und die Aktivität von Fäulnisbakterien und somit die Produktion toxischer Aminverbindungen hemmen. Es wird auch angenommen, dass die probiotischen Bakterien die Immunfunktion des Wirts aktivieren.
- Daher besteht ein beträchtliches Interesse, probiotische Mikroorganismen in Nahrungsmittel aufzunehmen. Es sind zum Beispiel viele fermentierte Milchprodukte, die probiotische Mikroorganismen enthalten, kommerziell erhältlich. Für gewöhnlich liegen diese Produkte in Form von Joghurts vor und ein Beispiel ist der LC1®Joghurt (Société des Produits Nestle SA). Etliche Säuglingsnahrungsprodukte und Folgenahrungsprodukte, die probiotische Mikroorganismen enthalten, sind auch kommerziell erhältlich; zum Beispiel die BIO NAN®-Produkt (Société des Produits Nestle SA).
- In ähnlicher Weise bestand für Tiere Interesse, probiotische Mikroorganismen in Tierfutter aufzunehmen. Zum Beispiel offenbart das
ein pulverförmiges, sprühgetrocknetes Tierfutter, das auf Milch basiert und das bestimmte Bifidobakterien und Streptokokken enthält. Das Tierfutter ist in erster Linie für Vieh gedacht, obwohl erwähnt wird, dass das Futter an Haustiere gefüttert werden kann.russische Patent 2018313 - Es gibt jedoch zwei Probleme bei der Einarbeitung probiotischer Mikroorganismen in Nahrungsmitteln. Erstens muss das Nahrungsmittel in einer Form vorliegen, die schmackhaft für einen Konsumenten ist. Zweitens muss der probiotische Mikroorganismus während der Lagerung lebensfähig bleiben. Der zweite Punkt ist besonders problematisch für essfertige Getreideprodukte. Diese Getreideprodukte müssen im Gegensatz zu fermentierten Milchprodukten eine lange Lagerfähigkeit haben; zum Beispiel zumindest ein Jahr, während die Zellzahlen für viele probiotische Mikroorganismen innerhalb eines oder zwei Tagen vollständig abfallen können. Dies ist insbesondere der Fall, falls die Wasseraktivität des Nahrungsmittels oberhalb etwa 0,5 liegt. Dies ist für gewöhnlich bei getrocknetem Tierfutter der Fall.
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US Patent Nummer 4,943,437 von Kvanta lehrt eine Technik, um ein biologisch aktives Material mit einer Nahrungsmittelbasis zu vermischen, so dass das erstere homogen in dem letzteren dispergiert ist und als eine Oberflächenbeschichtung in geringer Konzentration vorliegt. Das biologisch aktive Material wird vor der Vermischung zuerst einheitlich in einem hydrophoben Träger, beispielsweise einem geeigneten Öl, dispergiert. Sie lehrt nicht, wie ein essfertiges Produkt bereitgestellt wird, das ein Probiotikum umfasst. - Daher besteht Bedarf an einem essfertigen Getreideprodukt, das einen probiotischen Mikroorganismus enthält, höchst schmackhaft ist und das lagerstabil ist.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Entsprechend stellt diese Erfindung unter einem Gesichtspunkt ein getrocknetes, essfertiges Getreideprodukt bereit, das eine gelierte Stärkematrix umfasst, welche eine Füllung beinhaltet, die einen probiotischen Mikroorganismus enthält, wobei die Füllung ein Trägersubstrat umfasst.
- Entsprechend einem weiteren Gesichtspunkt stellt die Erfindung ein getrocknetes, essfertiges Getreideprodukt bereit, welches eine gelierte Stärkematrix umfasst, die einen Überzug umfasst, der einen probiotischen Mikroorganismus enthält, wobei die gelierte Stärkematrix in expandierter Form vorliegt, wobei der Überzug ein Trägersubstrat umfasst, welches den Mikroorganismus enthält, wobei das Produkt 0,5–20 Gew.-% der Mischung aus probiotischem Mikroorganismus und Trägersubstrat enthält.
- Es wurde entdeckt, dass die probiotischen Mikroorganismen für längere Zeitperioden lebensfähig bleiben, wenn sie in Form eines Überzugs auf oder einer Füllung in einem getrockneten Getreideprodukt zubereitet werden. Dies ist überraschend, da probiotische Mikroorganismen für gewöhnlich schnell absterben. Dies ist insbesondere für getrocknetes, gekochtes Tierfutter der Fall, welches im Allgemeinen eine Wasseraktivität von über etwa 0,5 aufweist, Level, bei denen probiotische Mikroorganismen normalerweise schnell absterben. Daher bietet die Erfindung den Vorteil eines essfertigen Getreideprodukts, das höchst schmackhaft ist und das eine lagerstabile Quelle an probiotischen Mikroorganismen enthält.
- Das Getreideprodukt kann in Form eines getrockneten Tierfutters, einer Frühstückszerealie, einer Kindernahrungszerealie oder einer Fertignahrung wie einem Müsliriegel vorliegen. Für Nahrungsmittel, die für den Menschen gedacht sind, liegt die gelierte Stärkematrix vorzugsweise in geflockter oder expandierter Form vor. Für Tierfutter liegt die gelierte Stärkematrix vorzugsweise in Form von Stücken oder Pellets vor. Die gelierte Matrix wird vorzugsweise durch Kochextrudieren einer Stärkequelle hergestellt.
- Vorzugsweise umfasst der Überzug ein Trägersubstrat, das den probiotischen Mikroorganismus in sich trägt. Die Füllung kann auch ein Trägersubstrat umfassen, das den probiotischen Mikroorganismus in sich trägt. Das Trägersubstrat kann beispielsweise ein Proteinabbauprodukt, Fett, feste Milchbestandteile, Zucker oder ein partikulärer Aromastoff sein.
- Unter einem weiteren Gesichtspunkt stellt diese Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines getrockneten, essfertigen Getreideprodukts bereit, wobei das Verfahren umfasst: das Kochen einer Stärkequelle, um eine gelierte Stärkematrix zu bilden; das Formen der gelierten Stärkematrix in Stücke und das Trocknen der Stücke; und das Überziehen oder das Füllen der Stücke mit einem Substrat, das probiotische Mikroorganismen enthält.
- In einer Ausführungsform wird die gelierte Stärkematrix in Stücke geformt und getrocknet, indem die gelierte Matrix unter Bildung eines Kochextrudats extrudiert wird und das Kochextrudat geschnitten und getrocknet wird, so dass getrocknete Stücke erzeugt werden. Die gelierte Matrix kann nach der Extrusion expandieren gelassen werden, um nach dem Schneiden und Trocknen expandierte Stücke zu bilden. Alternativ können die Stücke geflockt werden, um geflockte Stücke zu bilden.
- In einer weiteren Ausführungsform kann die gelierte Stärkematrix in Stücke geformt und getrocknet werden, indem die gelierte Stärkematrix unter Bildung von Flocken trockengewalzt wird.
- In einer weiteren Ausführungsform kann die gelierte Stärkematrix in Stücke geformt und getrocknet werden, indem die gelierte Matrix unter Bildung eines Kochextrudats, das eine Öffnung umfasst, extrudiert wird; und durch Zerschneiden und Trocknen der Stücke. Vorzugsweise wird die gelierte Stärkematrix mit einer zentralen Öffnung extrudiert, bevor sie eine Füllung aufnimmt.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Es werden nun beispielhaft Ausführungsformen der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in denen
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1 eine grafische Darstellung ist, die die Lebensfähigkeit von Bacillus coagulans in verschiedenen Überzügen auf einem getrockneten, gekochten Tierfutter darstellt; und -
2 eine grafische Darstellung ist, die die Lebensfähigkeit von Bacillus subtilis in verschiedenen Überzügen auf einem getrockneten, gekochten Tierfutter darstellt. - Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
- Es werden nun beispielhaft Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Die Erfindung stellt ein getrocknetes, essfertiges Getreideprodukt in Form einer gelierten Stärkematrix bereit, die einen Überzug oder eine Füllung umfasst. Der Überzug oder die Füllung enthält einen probiotischen Mikroorganismus. Der probiotische Mikroorganismus kann aus einem oder mehreren Mikroorganismen ausgewählt werden, der beziehungsweise die für den menschlichen oder tierischen Verzehr geeignet sind, und der beziehungsweise die das mikrobielle Gleichgewicht in dem menschlichen oder tierischen Darm verbessern kann beziehungsweise können.
- Beispiele geeigneter probiotischer Mikroorganismen umfassen Hefen wie Saccharomyces, Debaromyces, Candida, Pichia und Torulopsis, Pilze wie Aspergilus, Rhizopus, Mucor und Penicilium sowie Torulopsis und Bakterien wie die Stämme Bifidobakterium, Bacteroides, Clostridium, Fusobakterium, Melissococcus, Propionibakterium, Streptrococcus, Enterococcus, Lactococcus, Staphylococcus, Peptostrepococcus, Bacillus, Pediococcus, Micrococcus, Leuconostoc, Weissella, Aerococcus, Oenococcus und Lactobacillus. Spezielle Beispiele geeigneter probiotischer Mikroorganismen sind: Saccharomyces cereviseae, Bacillus coagulans, Bacillus licheniformis, Bacillus subtilis, Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium longum, Enterococcus faecium, Enterococcus faecalis, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus alimentarius, Lactobacillus casei subsp. casei, Lactobacillus casei Shirota, Lactobacillus curvatus, Lactobacillus delbruckil subsp. lactis, Lactobacillus farciminus, Lactobacillus gasseri, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus johnsonii, Lactobacillus reuteri, Lactobacillus rhamnosus (Lactobacullus GG), Lactobacillus sake, Lactococcus lactis, Micrococcus varians, Pediococcus acidilactici, Pediococcus pentosaceus, Pediococcus acidilactici, Pediococcus halophilus, Streptococcus faecalis, Streptococcus thermophilus, Staphylococcus camosus, und Staphylococcus xylosus. Diese probiotischen Mikroorganismen liegen vorzugsweise in pulverförmiger, getrockneter Form vor, insbesondere in Sporenform für Mikroorganismen, die Sporen bilden. Ferner kann der probiotische Mikroorganismus, falls erwünscht, verkapselt sein, um die Überlebenswahrscheinlichkeit weiter zu erhöhen; beispielsweise in einer Zuckermatrix, Fettmatrix oder Polysaccharidmatrix.
- Das getrocknete, essfertige Getreideprodukt kann aus jeder geeigneten Zutat hergestellt werden; beispielsweise jene, die allgemein für getrocknete, essfertige Getreideprodukte verwendet werden. Eine dieser Zutaten ist eine Stärkequelle. Geeignete Stärkequellen sind beispielsweise Getreidemehle wie Mais, Reis, Weizen, Rüben, Gerste, Soja und Hafer. Auch können Mischungen dieser Mehle verwendet werden. Die Mehle können Vollkornmehle sein oder sie können Mehle sein, von denen Fraktionen entfernt wurden; zum Beispiel kann die Keimfraktion oder die Spelzfraktion entfernt werden. Reismehl, Maismehl und Weizenmehl sind besonders geeignet; entweder allein oder in Kombination. Die Stärkequelle wird im Wesentlichen auf Grundlage des Nährwerts, unter Berücksichtung der Schmackhaftigkeit und entsprechend der gewünschten Getreideproduktart ausgewählt.
- Das Getreideprodukt kann auch eine Proteinquelle enthalten. Geeignete Proteinquellen können aus jeder geeigneten tierischen oder pflanzlichen Proteinquelle ausgewählt werden; beispielsweise Fleischmehl, Knochenmehl, Fischmehl, Sojaproteinkonzentrate, Milchproteine, Gluten und ähnliches. Die Auswahl der Proteinquelle wird im Wesentlichen durch den Nährstoffbedarf, den Geschmack und durch die Art des hergestellten Getreideprodukts bestimmt. Natürlich kann die Stärkequelle gleichzeitig eine Proteinquelle sein.
- Das Getreideprodukt kann auf viele verschiedene Arten wie gewünscht hergestellt werden. Allerdings stellt das Kochextrudieren einen besonders geeigneten Weg zur Herstellung des Getreideproduktes dar. Dies kann durchgeführt werden, wie es im Stand der Technik bekannt ist. In einem geeigneten Verfahren beispielsweise wird eine Einspeismischung einer Vorbehandlungsapparatur zugeführt. Die Einspeismischung ist im Wesentlichen aus der Stärkequelle und anderen Zutaten wie Zucker, Salz, Gewürzen, Würzmitteln, Vitaminen, Mineralien, Aromastoffen, Farbzusätzen, Antioxidantien, Proteinquellen, Fetten und ähnlichem hergestellt. Falls erwünscht, können auch Quellen für unlösliche Ballaststoffe eingearbeitet werden, beispielsweise Weizenkleie, Maiskleie, Reiskleie, Roggenkleie und ähnliches. Ferner kann, falls erwünscht, eine Quelle für lösliche Ballaststoffe eingearbeitet werden, beispielsweise Chicoréenfasern, Inulin, Fructooligosaccharide, Soja-Oligosaccharide, Haferkleiekonzentrat, Guargummi, Johannisbrotgummi, Xanthamgummi und ähnliches. Vorzugsweise ist der ausgewählte lösliche Ballaststoff ein Substrat für den ausgewählten Mikroorganismus oder derart beschaffen, dass der lösliche Ballaststoff und der Mikroorganismus eine symbiotische Beziehung bilden, um positive Wirkungen zu fördern. Der Höchstgehalt für löslichen Ballaststoff liegt vorzugsweise bei etwa 20 Gew.-%, besonders etwa 10 Gew.-%. Für Tierfutter beispielsweise kann Chicorée eingearbeitet werden, so dass es etwa 1 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-% der Einspeismischung beträgt; stärker bevorzugt von etwa 2 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%.
- Abhängig von der gewünschten Form des Getreideprodukts kann der Stärkegehalt der Einspeismischung variiert werden. Für ein expandiertes Getreideprodukt zum Beispiel umfasst die Einspeismischung vorzugsweise bis zu 40 Gew.-% Stärke. Für ein geflocktes Produkt jedoch ist es nicht nötig, große Stärkemengen in der Einspeismischung zu verwenden, da es möglich ist, ein nicht expandiertes Produkt zu flocken.
- In der Vorbehandlungsapparatur wird Wasser oder Dampf oder beides unter die Einspeismischung gemischt. Es wird ausreichend Wasser oder Dampf unter die Einspeismischung gemischt, um die Einspeismischung anzufeuchten. Falls erwünscht, kann die Temperatur der Einspeismischung in der Vorbehandlungsapparatur auf etwa 60°C bis etwa 90°C erhöht werden. In dem
US Patent 4,752,139 ist eine geeignete Vorbehandlungsapparatur beschrieben. Es ist nicht notwendig, die Einspeismischung der Vorbehandlung zu unterziehen, aber es ist vorteilhaft, dies durchzuführen. - Die angefeuchtete Mischung, die die Vorbehandlungsapparatur verlässt, wird dann einem Extruder zugeführt.
- Der Extruder kann jeder geeignete Einzel- oder Doppelschnecken-Kochextruder sein. Geeignete Extruder können von Wenger Manufacturing Inc., Clextral SA, Bühler AG und anderen, erhalten werden. Während der Passage durch den Extruder passiert die angefeuchtete Mischung eine Kochzone, in der sie mechanischen Scherkräften ausgesetzt ist und erhitzt wird, zum Beispiel bis zu einer Maximaltemperatur von bis zu etwa 150°C, und eine Formgebungszone. Je nach Bedarf liegt der Überdruck in der Formgebungszone bei etwa 300 kPa bis etwa 10 MPa. Bei Bedarf kann Wasser oder Dampf oder beides in die Kochzone eingeführt werden. Während der Passage durch den Extruder geliert die Stärkequelle der angefeuchteten Mischung, so dass eine gelierte Stärkematrix bereitgestellt wird.
- Falls erwünscht, kann eine kleine Menge eines essbaren Öls in den Extruder zusammen mit der angefeuchteten Mischung zugeführt werden, um den Extrusionsvorgang zu erleichtern oder als ein Träger für Öl lösliche Zusätze zu dienen. Es kann jedes geeignete Öl verwendet werden, beispielsweise Pflanzenöle wie Sonnenblumenöl, Distelöl, Maisöl und ähnliches. Falls Öle verwendet werden, sind Öle, die einen hohen Anteil an einfach ungesättigten Fettsäuren enthalten, besonders bevorzugt. Hydrierte Öle oder Fette sind auch bevorzugt. Die Menge des verwendeten Öls wird vorzugsweise unter etwa 1 Gew.-% gehalten.
- Die gelierte Matrix, die den Extruder verlässt, wird durch eine geeignete Düse gepresst, zum Beispiel eine Düse, wie in der
europäischen Patentanmeldung 06 65051 beschrieben. Ein geformtes Extrudat, das eine Querschnittsform, entsprechend der Düsenöffnung aufweist, verlässt die Düse. Falls gewünscht ist, ein im Zentrum gefülltes Getreideprodukt herzustellen, kann die gelierte Matrix mit einer zentralen Öffnung extrudiert werden. Das geformte Extrudat wird dann unter Verwendung rotierender Messer an dem Ausgang der Düse in Stücke geschnitten. Abhängig von den Bedingungen in dem Extruder und der Zusammensetzung des geformten Extrudats expandiert das geformte Extrudat in einem größeren oder geringeren Umfang. Im Fall von Tierfutter findet normalerweise wenig oder keine Expansion statt. - Falls ein geflocktes Produkt erzeugt werden soll, können die Stücke in eine Flockungsapparatur überführt werden. Geeignete Apparaturen sind gut bekannt und finden in der Zerealienindustrie breite Verwendung und können beispielsweise von Bühler AG in der Schweiz erworben werden. Falls erwünscht, können die Stücke vor der Flockung teilweise getrocknet werden. Die Stücke werden dann auf einen Feuchtigkeitsgehalt unterhalb etwa 10 Gew.-% getrocknet. Dies wird in geeigneter Weise in einem Heißlufttrockner wie üblich durchgeführt. Für Frühstückszerealien werden Feuchtigkeitsgehalte von etwa 1 Gew.-% bis etwa 3 Gew.-% bevorzugt.
- Die für Tierfutter gedachten Stücke können in Form von kaubaren Stücken vorliegen. Die Stücke haben für gewöhnlich eine Wasseraktivität von etwa 0,5 bis etwa 0,7.
- Die expandierten Stücke, die für Lebensmittel für Menschen vorgesehen sind, haben eine knusprige, angenehme Textur und gute organoleptische Eigenschaften. Die geflockten Stücke haben auch eine gute Textur und gute organoleptische Eigenschaften. Die Stücke haben einen angenehmen Geschmack nach geröstetem Getreide. Geeigneter Weise kann die Dichte der Stücke weniger als etwa 300 g/l betragen. An dieser Stelle haben die expandierten oder geflockten Stücke üblicherweise eine Wasseraktivität von etwa 0,15 bis etwa 0,3.
- Die probiotischen Mikroorganismen werden dann einem geeigneten Trägersubstrat beigemischt. Das Trägersubstrat variiert abhängig davon, ob die Stücke für Tiere oder Menschen vorgesehen sind. Für Tierfutter umfassen geeignete Trägersubstanzen tierische Fette wie Talk, Pflanzenfette wie hydriertes Sojafett, Proteinabbauprodukte, die im Allgemeinen als Aromaüberzüge verwendet werden, und Wasser. Bei Nahrungsmitteln, die für den Menschen gedacht sind, umfassen geeignete Trägersubstrate Flüssigkeiten, wie Fette und Zuckerlösungen und partikuläre Überzüge, beispielsweise partikuläre Aromaüberzüge. Geeignete Fette sind essbare Pflanzenöle und -fette; beispielsweise hydriertes Sojafett. Geeignete partikuläre Aromaüberzüge umfassen Zucker, Schokoladenpulver, Milchpulver, Malzpulver, aromatisierte Getränkepulver und ähnliches. Falls gewünscht, können die probiotischen Mikroorganismen verkapselt werden.
- Um das Überleben der Mikroorganismen zu verbessern, können Schutzmittel in das Trägersubstrat aufgenommen werden. Beispiele geeigneter Schutzmittel sind Vitamine wie Vitamin C und E, Aminosäuren und deren Salze, beispielsweise Lysin, Glycin, Cystein und Natriumglutamat, Zucker wie Laktose, Trehalose, Saccharose, Dextrin und Maltodextrin, sowie Proteine wie Milch- und Sojaproteine. Spurenelemente und Mineralien können auch in das Trägersubstrat aufgenommen werden.
- Die Auswahl des Trägersubstrats hängt von Faktoren wie dem Geschmack und dem Überleben der probiotischen Mikroorganismen ab, da einige Mikroorganismen besser in einigen Trägersubstraten überleben als andere. Beispielsweise wurde entdeckt, dass S. cereviseae in Proteinabbauprodukten geringfügig weniger stabil sein kann als in Fetten. Falls Fette in dem Trägersubstrat verwendet werden, enthält das Trägersubstrat vorzugsweise Antioxidantien, um die Einwirkung von Sauerstoff auf empfindliche Mikroorganismen zu reduzieren. Jedoch findet auch ein Fachmann das optimale Trägersubstrat in der Regel einfach durch Ausprobieren. Falls nötig, kann das Trägersubstrat leicht erhitzt werden, um es zu schmelzen oder seine Viskosität zu verringern.
- Um ein überzogenes Getreideprodukt herzustellen, kann jede Technik, die geeignet ist, um die Stücke zu überziehen, verwendet werden. Zum Beispiel kann in dem Fall eines flüssigen Trägersubstrats die Mischung aus dem probiotischen Mikroorganismus und dem Trägersubstrat auf die getrockneten Stücke gesprüht werden. Dies kann in jeder geeigneten Weise durchgeführt werden. Die Stücke können beispielsweise in ein Fließbett gegeben werden, auf welches die Mischung gesprüht wird. Alternativ können die Stücke in einen Drehbeschichter gegeben werden, in den die Mischung gesprüht wird. Als eine weitere Alternative können die Stücke in Form eines Vorhangs fallen gelassen werden, und die Überzugsmischung wird auf den Vorhang gesprüht. Im Fall eines partikulären Trägersubstrats können der probiotische Mikroorganismus und das Trägersubstrat vermischt werden, so dass eine Trockenmischung gebildet wird. Wärmeempfindliche Bestandteile wie Vitamine, Aminosäuren etc. können auch in die Trockenmischung gegeben werden. Die Trockenmischung wird dann unter Verwendung eines Agglomerierungsmittels auf den getrockneten Stücken agglomeriert. Ein geeignetes Verfahren ist in dem
US Patent 4,777,056 beschrieben. Fette, Öle und Zuckerlösungen sind Beispiele für geeignete Agglomerierungsmittels. Partikuläre Trägersubstrate können auch auf das Getreideprodukt aufgestäubt werden. - Zur Erzeugung eines gefüllten Getreideprodukts wird die Mischung aus dem probiotischen Mikroorganismus und dem Trägersubstrat in die zentrale Öffnung von jedem Stück eingefüllt. In diesem Fall ist das Trägersubstrat vorzugsweise zähflüssig oder eine Substanz, die schnell aushärtet. Fette sind besonders geeignet. Alternativ können das Getreideprodukt und das Trägersubstrat in einen Tumbler gegeben werden und das Trägersubstrat agglomeriert an dem Getreideprodukt unter Verwendung eines Sirups. In diesem Fall ist das Getreideprodukt überzogen und gefüllt.
- Das getrocknete, essfertige Getreideprodukt enthält zweckmäßiger Weise etwa 104 bis etwa 1010 Zellen des probiotischen Mikroorganismus' pro Gramm getrockneten Getreideprodukts; vorzugsweise etwa 106 bis etwa 108 Zellen des probiotischen Mikroorganismus pro Gramm. Das getrocknete Getreideprodukt kann etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-% der Mischung aus probiotischem Mikroorganismus und Trägersubstrat enthalten, vorzugsweise etwa 1 Gew.-% bis etwa 6 Gew.-%, beispielsweise etwa 3 Gew.-% bis etwa 6 Gew.-%.
- Das getrocknete Getreideprodukt kann dann weiter verarbeitet werden, wie gewünscht. Falls beispielsweise die getrocknete Zerealie als Frühstückzerealie verwendet werden soll, können getrocknete Früchte, Nüsse, andere Zerealien, getrocknete Milchprodukte (wie getrockneter Joghurt etc.) trocken mit der überzogenen Zerealie vermischt werden oder mit dieser agglomeriert werden. Falls gewünscht, kann die getrocknete Zerealie weiter mit Schutzmittel oder Aromamittel oder beidem überzogen werden. Dies kann auch vor oder während des Überziehens oder des Füllens der getrockneten Stücke mit der Mischung aus dem probiotischen Mikroorganismus und dem Trägersubstrat durchgeführt werden.
- Es ist auch möglich, ein getrocknetes Getreideprodukt herzustellen, indem Wasser und die Zutaten des Getreideprodukts zusammen gemischt werden; beispielsweise in einem Vorbehandlungsapparat. Die angefeuchtete Mischung kann dann in eine gewünschte Form gebracht werden; beispielsweise unter Verwendung von Formwalzen. Die geformte Mischung kann dann in einem Ofen gebacken werden, beispielsweise bei etwa 220°C bis etwa 280°C ungefähr 10 Minuten bis ungefähr 1 Stunde lang. Das getrocknete Getreideprodukt weist das Erscheinungsbild eines gebackenen Kekses auf. Der Überzug oder die Füllung kann, wie zuvor erörtert, appliziert werden.
- Alternativ kann das Getreideprodukt in Fertignahrung, beispielsweise Snack-Riegeln und ähnlichem formuliert werden. Wiederum kann das Getreideprodukt mit Nüssen, getrockneten Früchten, Zuckern oder anderen Süßmitteln, Farbstoffen oder Aromastoffen und dergleichen vermischt werden. Es kann dann ein geeignetes Bindemittel, beispielsweise Gummiarabicum oder Gelatine zugegeben werden. Auch kann ein Mittel, welches die Zerbrechlichkeit des Riegels verringert, eingesetzt werden, zum Beispiel hydrolisierter Weizen. Falls gewünscht, kann der Riegel mit einem geeigneten Überzug beschichtet werden, beispielsweise Schokolade. Verfahren zur Herstellung von Snack-Riegeln sind gut bekannt und im Stand der Technik beschrieben; siehe beispielsweise
US Patent 4,871,557 . - Das getrocknete, essfertige Produkt kann vorteilhaft durch jedes geeignete Verfahren hergestellt werden und nicht nur durch das zuvor beschriebene.
- In dem Fall, dass die Nahrungsmittel für den Menschen vorgesehen sind, umfasst das getrocknete, essfertige Getreideprodukt vorzugsweise eine Nahrungsergänzung. Im Falle von Tiernahrung kann das getrocknete, essfertige Getreideprodukt den Haustieren als eine einzige Nahrungsquelle verfüttert werden oder kann durch andere Nahrungsquellen ergänzt werden, beispielsweise Dosenfutter. Wenn das getrocknete, essfertige Getreideprodukt in ausreichenden Mengen konsumiert wird, führt es zu einer Produktion von Säuren, beispielsweise Milchsäure und Essigsäure, in dem Darm des Menschen oder des Tiers. Dies hemmt das Wachstum pathogener Bakterien wie Clostridium perfringens oder von solchen, die das Wohlbefinden nachteilig beeinflussen, und hat eine positive Wirkung auf den Menschen oder das Tier. Auch haften die probiotischen Mikroorganismen an den intestinalen Oberflächen und konkurrieren mit unerwünschten Bakterien. Ferner kann das Wachstum und die Aktivität von Fäulnisbakterien und damit die Herstellung toxischer Aminverbindungen gehemmt werden. Ausreichende Mengen des getrockneten, essfertigen Getreideproduktes können auch die Aktivierung der Immunfunktion des Menschen oder des Tieres ergeben.
- Die Menge des getrockneten, essfertigen Produkts, das durch den Menschen oder das Tier konsumiert werden soll, um eine positive Wirkung zu erzielen, hängt von der Größe und dem Alter des Menschen oder Tieres ab. Eine Menge des getrockneten, essfertigen Getreideproduktes, um eine täglich Menge von etwa 106 bis etwa 1012 Zellen des probiotischen Mikroorganismus bereitzustellen, wäre für gewöhnlich jedoch ausreichend.
- Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen können in zahlreichen Modifikationen ausgeführt sein. Beispielsweise ist es nicht nötig, das Getreideprodukt durch Kochextrudieren herzustellen. Stattdessen kann das Getreideprodukt durch jedes geeignete Verfahren zur Herstellung getrockneter, essfertiger Getreidestücke hergestellt werden. Die Einspeisematerialien können beispielsweise mit Wasser gekocht werden, um eine gekochte Paste bereitzustellen. Die Paste wird dann walzgetrocknet, um getrocknete Flocken zu erzeugen; normalerweise mit einer Dicke von etwa 0,6 bis etwa 1 mm.
- Nun werden zur weiteren Veranschaulichung besondere Beispiele beschrieben.
- Beispiel 1
- Eine Einspeismischung wird aus Mais, Maisgluten, Hühner- und Fischmehl, Salzen, Vitaminen und Mineralien hergestellt. Die Einspeismischung wird in eine Vorbehandlungsapparatur gegeben und angefeuchtet. Die angefeuchtete Mischung, die die Vorbehandlungsapparatur verlässt, wird dann einem Kochextruder zugeführt und gelieren gelassen. Die gelierte Matrix, die den Extruder verlässt, wird durch eine Düse gepresst und extrudiert. Das Extrudat, das den Düsenkopf verlässt, wird in Stücke geschnitten, die zur Verfütterung an Hunde geeignet sind, bei etwa 110°C etwa 20 Minuten lang getrocknet und zur Bildung von Pellets abgekühlt. Die Wasseraktivität der Pellets liegt bei etwa 0,6.
- Die Pellets werden mit drei unterschiedlichen Überzugsmischungen besprüht. Jede Überzugsmischung enthält Bacillus coagulans, eine Überzugsmischung jedoch verwendet hydriertes Sojafett als Überzugssubstrat, eine Überzugsmischung verwendet. Wasser als Überzugssubstrat und eine Überzugsmischung verwendet ein Proteinabbauprodukt als Überzugssubstrat. Der B. coagulans liegt in der Form von pulverförmigen Endosporen vor und ist von Sankyo Pharmaceutical Company unter dem Handelsnamen Lacris-S. erhältlich. Die Pellets enthalten etwa 1,6 × 106 Zellen/Gramm B. coagulans. Für jede Überzugsmischung werden die Pellets in zwei Gruppen unterteilt. Eine Gruppe wird bei etwa 25°C gelagert und, um die Langzeitstabilität des Mikroorganismus abzuschätzen, wird die andere Gruppe bei etwa 37°C gelagert. Von jeder Gruppe wird eine Probe nach einer Woche, zwei Wochen, drei Wochen und vier Wochen genommen. Zusätzlich wird nach acht Wochen eine fettbeschichtete Probe aus der Gruppe, die bei 37°C gelagert wird, genommen.
- Für jede Probe werden die Zellzahlen bestimmt. Die Ergebnisse sind in
1 dargestellt. In allen Fällen bleiben die Zellzahlen im Wesentlichen konstant, was eine hervorragende Lagerstabilität anzeigt. Ferner deuten die Ergebnisse aus der Lagerung bei 37°C nach acht Wochen an, dass die Mikroorganismen wahrscheinlich ein Jahr lang bei Lagerung unter Normalbedingungen stabil sind. - Beispiel 2
- Beispiel 1 wird wiederholt, außer dass die drei verschiedenen Überzugsmischungen jeweils Bacillus subtilis anstelle von Bacillus coagulans enthalten. Der B. subtilis liegt in Form von pulverförmigen Endosporen vor und ist von Hansen A/S unter dem Handelsnamen BioPlus 2B erhältlich. Die Ergebnisse sind in
2 dargestellt. - In allen Fällen bleiben die Zellzahlen im Wesentlichen konstant, was eine herausragende Lagerstabilität anzeigt. Jedoch sind die Zellzahlen für die Pellets, die mit Fett beschichtet sind, ein wenig niedriger als jene für Wasser und Proteinabbauprodukt, sie sind aber immer noch im Wesentlichen konstant. Auch hier deuten die Ergebnisse aus der Lagerung bei 37°C über acht Wochen an, dass die Mikroorganismen wahrscheinlich nach einem Jahr Lagerung bei Normalbedingungen stabil sind.
- Beispiel 3
- Beispiel 1 wird wiederholt, außer dass die drei unterschiedlichen Überzugsmischungen jeweils Pediococcus acidilactici anstelle von Bacillus coagulans enthalten. Der P. acidilactici liegt in Form eines getrockneten Pulvers vor und ist von Lallmand SA unter dem Handelsnamen Bactocell erhältlich. Die Lagerergebnisse sind wie folgt:
Wochen Fett 25°C Fett 37°C Wasser 25°C Wasser 37°C Aufschlussprodukt 25°C Aufschlussprodukt 37°C 0 19,6 × 106 19,6 × 106 21,9 × 106 21,9 × 106 12,9 × 106 12,9 × 106 1 13,6 × 106 13,6 × 106 14,7 × 106 14,7 × 106 12,1 × 106 2,93 × 106 2 12,9 × 106 12,9 × 106 13,1 × 106 13,1 × 106 - - 3 9,73 × 106 6,69 × 106 16,0 × 106 6,07 × 106 7,77 × 106 0,76 × 106 4 12,9 × 106 4,6 × 106 14,0 × 106 5,31 × 106 - - 5 - - - - 5,1 × 106 0,68 × 106 8 6,8 × 106 1,5 × 106 - - - - - Für die Pellets, die unter Verwendung von Wasser oder Fetten überzogen wurden, bleiben die Zellzahlen im Wesentlichen bei etwa 107 cfu/g konstant, was eine herausragende Lagerstabilität anzeigt. Für die Pellets die unter Verwendung des Proteinabbauprodukts überzogen wurden, sinken die Zellzahlen, wenn bei 37°C gelagert, anfänglich ab, stabilisieren sich dann jedoch bei etwa 106 cfu/g, was annehmbar ist.
- Beispiel 4
- Beispiel 1 wird wiederholt, außer dass die drei unterschiedlichen Überzugsmischungen jeweils Saccharomyces cereviseae anstelle von Bacillus coagulans enthalten. Der S. cereviseae liegt in der Form eines getrockneten Pulvers vor und ist von Santel SA unter dem Handelsnamen Levucell erhältlich. Die Lagerergebnisse sind wie folgt:
Wochen Fett 25°C Fett 37°C Wasser 25°C Wasser 37°C Aufschlussprodukt 25°C Aufschlussprodukt 37°C 0 28,0 × 106 28,0 × 106 27,6 × 106 27,6 × 106 11,3 × 106 11,3 × 106 1 23,2 × 106 23,3 × 106 17,2 × 106 17,2 × 106 7,53 × 106 1,83 × 106 2 24,5 × 106 24,5 × 106 18,7 × 106 18,7 × 106 - - 3 24,5 × 106 9,93 × 106 13,5 × 106 4,40 × 106 1,99 × 106 0,16 × 106 4 13,7 × 106 15,9 × 106 - - - - 5 - - - - 2,42 × 106 0,03 × 106 8 17,5 × 106 12,3 × 106 - - - - - Für die Pellets, die unter Verwendung von Wasser oder Fetten überzogen wurden, bleiben die Zellzahlen im Wesentlichen bei etwa 107 cfu/g konstant, was eine herausragende Lagerstabilität anzeigt. Dies ist insbesondere der Fall für die Pellets, die mit Fetten überzogen sind. Die Zellzahlen für die Pellets, die mit dem Proteinabbauprodukt überzogen sind, sind jedoch etwas niedriger als jene für Wasser und Fett, sie sind aber noch annehmbar, wenn sie bei 25°C gelagert werden. Wenn sie bei 37°C gelagert werden, sinken die Zellzahlen für die Pellets, die mit dem Proteinabbauprodukt beschichtet sind, ab.
- Beispiel 5
- Es wird ein Versuch unter Verwendung von 30 Hunden durchgeführt. Den Hunden wird eine Woche vor Beginn der Versuche eine getrocknete Standarddiät gefüttert. Unmittelbar vor Beginn der Versuche werden die Darmflora und die Fäkaliengerüche für jeden Hund bestimmt.
- Die Hunde werden dann in zwei Gruppen von je 15 Hunden unterteilt. Eine Hundegruppe wird mit den getrockneten, fettbeschichteten Pellets aus Beispiel 1 gefüttert. Die andere Hundegruppe wird mit den gleichen Pellets gefüttert, jedoch ohne die Beschichtung aus Fett und probiotischem Mikroorganismus. Den Hunden wird freier Zugang zu dem Futter und zu Wasser gewährt.
- Nach einer Woche wird die Darmflora von jedem Hund analysiert. Die Hunde, die mit den Pellets aus Beispiel 1 gefüttert werden, weisen verminderte Zahlen von C. perfringens auf. Ferner wird gefunden, dass bei den Hunden, die mit den Pellets aus Beispiel 1 gefüttert wurden, der pH-Wert und der Geruch der Fäkalien abgenommen haben.
- Beispiel 6
- Eine Einspeismischung wird aus 70 Gew.-% Maismehl, 17 Gew.-% Weizenmehl, 7 Gew.-% Zucker, 3 Gew.-% Malz, 2 Gew.-% Pflanzenfett und Salz hergestellt. Die Einspeismischung wird in einen Vorbehandlungapparatur gegeben und angefeuchtet. Die angefeuchtete Mischung, die die Vorbehandlungapparatur verlässt, wird dann einem Extruder zugeführt und gelieren gelassen. Die gelierte Matrix, die den Extruder verlässt, wird durch eine Düse gepresst und extrudiert. Das Extrudat expandiert beim Verlassen des Düsenkopfs und wird in Stücke von etwa 1 cm geschnitten. Die Stücke werden dann bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 1 Gew.-% getrocknet.
- Die Stücke werden mit zwei verschiedenen Überzugsmischungen besprüht. Jede Überzugsmischung enthält Sonnenblumenöl als Trägersubstrat, aber einen anderen Mikroorganismus. Die Mikroorganismen sind:
Mikroorganismus Quelle Form Saccharomyces cereviseae Santel SA (LevucellTM) sprühgetrocknetes Pulver Enterococcus faecium SF68 Bioferment Division von Cerbios Pharma SA (LBC-KTM), Schweiz sprühgetrocknetes Pulver - Beide Mikroorganismen sind kommerziell erhältlich. Alle Stücke enthalten etwa 106 Zellen/Gramm bis 107 Zellen/Gramm des probiotischen Mikroorganismus. Um eine Vorstellung der Langzeitstabilität des Mikroorganismus zu erhalten, werden die Stücke bei etwa 37°C gelagert. Von jeder Gruppe wird eine Probe unmittelbar nach Herstellung, nach 1 Woche und nach 3 Wochen genommen.
- Für jede Probe werden die lebensfähigen Zellzahlen bestimmt. Die Ergebnisse sind wie folgt:
Mikroorganismus Zellzahl 1. Tag (Zellen/g) Zellzahl 1 Woche (Zellen/g) Zellzahl 3 Wochen (Zellen/g) Saccharomyces cereviseae 6,40 × 106 2,21 × 106 3,90 × 106 Enterococcus faecium SG68 1,38 × 106 8,60 × 106 4,03 × 106 - Die Ergebnisse zeigen an, dass die probiotischen Mikroorganismen im Wesentlichen stabil bleiben.
- Beispiel 7
- Das Verfahren aus Beispiel 6 wird wiederholt, außer dass die Überzugsmischung eine Trockenmischung aus den probiotischen Mikroorganismen und einem Pulver mit Schokoladenaroma (Nesquik®Pulver). Die Trockenmischung wird über die Stücke überzogen unter Verwendung des Verfahrens, das in dem
US Patent Nr. 4,777,056 beschrieben ist, und unter Verwendung eines Pflanzenöls als Agglomerierungsmittel. - Ferner werden die folgenden Mikroorganismen verwendet:
Mikroorganismus Quelle Form B. coagulans Sankyo Pharmaceutical Company (Lacris-STM), Japan pulverförmige Endosporen L. johnsonii La1 Nestec SA gefriergetrocknetes Pulver Bifidobacterium animalis/longum Ch. Hansen A/S (Bb12TM), Dänemark gefriergetrocknetes Pulver Saccharomyces cereviseae Santel SA (LevucellTM) sprühgetrocknetes Pulver Enterococcus faecium SF68 Bioferment Division von Cerbios Pharma SA (LBC-KTM), Schweiz sprühgetrocknetes Pulver - Die ersten, dritten, vierten und fünften Mikroorganismen sind kommerziell erhältlich. Der zweite Mikroorganismus ist in der
EP 0577904 beschrieben und wurde bei der Collection Nationale de Cultures de Microorganismes (CNCM), Institut Pasteur, 28 rue du Dr Roux, 757724 Paris Cedex 15, Frankreich am 30. Juni 1992 unter der Nummer CNCM I-1225 und dem Namen La1 von der Société des Produits Nestlé S. A. hinterlegt. - Die Zellzahlen wurden für jede Probe bestimmt. Die Ergebnisse sind wie folgt:
Mikroorganismus Zellzahl 1. Tag (Zellen/g) Zellzahl 1 Woche (Zellen/g) Zellzahl 3 Wochen (Zellen/g) B. coagulans 6,37 × 106 5,07 × 106 4,24 × 106 L. johnsonii La1 1,43 × 106 3,21 × 105 1,39 × 105 Bifidobacterium animalis/longum 8,06 × 106 2,95 × 106 9,80 × 105 Saccharomyces cereviseae 2,43 × 105 2,17 × 105 1,38 × 105 Enterococcus faecium SF68 1,94 × 106 5,70 × 105 1,50 × 104 - Die Ergebnisse zeigen an, dass das B. coagulans und das Bifidobacterium animalis/longum wahrscheinlich über lange Perioden stabil bleiben. Die anderen Mikroorganismen zeigen eine geringere, jedoch annehmbare Stabilität.
- Beispiel 8
- Expandierte Getreideprodukte, die wie in Beispiel 6 beschrieben hergestellt wurden, werden mit drei Überzugssubstraten überzogen. Produkt 1 wird durch Überziehen des Getreideprodukts mit Pflanzenöl und danach Einstäuben eines sprühgetrockneten Milchpulvers, welches L. johnsonii La1 enthält, hergestellt; Produkt 2 wird hergestellt, indem das Getreideprodukt mit Pflanzenöl überzogen wird und dann mit einer Mischung aus einem sprühgetrockneten Milchpulver, welches L. johnsonii La1 enthält, und einem kakaohaltigem Pulver (Nesquik®Pulver) eingestäubt; Produkt 3 wird hergestellt, indem ein sprühgetrocknetes Milchpulver, welches L. johnsonii La1 enthält, in einem Pflanzenöl suspendiert wird und das Öl (ohne Druck) auf das Getreideprodukt gesprüht wird.
- Die Zellzahlen werden für jedes Produkt bestimmt. Die Ergebnisse sind wie folgt:
Produkt Zellzahl 1. Tag (Zellen/g) Zellzahl 1 Woche (Zellen/g) Zellzahl 3 Wochen (Zellen/g) 1 3,86 × 107 4,42 × 107 3,00 × 107 2 1,59 × 107 2,30 × 107 1,65 × 107 3 3,51 × 107 4,61 × 106 3,36 × 106 - Die Ergebnisse zeigen an, dass die probiotischen Mikroorganismen im Wesentlichen stabil bleiben.
- Beispiel 9
- Ein Versuch wird mit 20 erwachsenen Freiwilligen durchgeführt. Unmittelbar vor Beginn der Versuche wird die Darmflora von jedem Freiwilligen bestimmt. Die Freiwilligen werden dann in zwei Gruppen aus 10 Personen unterteilt. Eine Gruppe bekommt zum Frühstück eine 30 g Portion von Produkt 1 aus Beispiel 8 zusammen mit kalter Milch. Die andere Gruppe bekommt das gleiche Getreideprodukt, jedoch ohne den Überzug aus Fett und probiotischem Mikroorganismus. Weitere Mahlzeiten während des Tages sind die normalen Mahlzeiten, die von den Freiwilligen gegessen werden.
- Nach einer Woche wird die Darmflora von jedem Freiwilligen analysiert. Die Freiwilligen, die Produkt 1 verzehrt haben, weisen verminderte Zahlen an C. perfringens auf.
Claims (10)
- Getrocknetes, essfertiges Getreideprodukt, umfassend eine gelierte Stärkematrix, welche eine Füllung beinhaltet, die einen probiotischen Mikroorganismus enthält, wobei die Füllung ein Trägersubstrat umfasst, welches den Mikroorganismus enthält.
- Getrocknetes, essfertiges Getreideprodukt, umfassend eine gelierte Stärkematrix, welche einen Überzug einschließt, die einen probiotischen Mikroorganismus enthält, wobei die gelierte Stärkematrix in expandierter Form vorliegt und der Überzug ein Trägersubstrat umfasst, welches den Mikroorganismus enthält, wobei das Produkt 0,5–20 Gewichts-% der Mischung aus probiotischem Mikroorganismus und Trägersubstrat enthält.
- Getreideprodukt nach Anspruch 1 in der Form von Frühstückszerealien, Kindernahrungszerealien oder Fertignahrung.
- Getreideprodukt nach Anspruch 1, wobei die gelierte Stärkematrix in geflockter oder expandierter Form vorliegt.
- Getreideprodukt nach Anspruch 1 oder 2 in Form eines Tierfutters.
- Getreideprodukt nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die gelierte Matrix eine extrudierte gekochte Stärkequelle ist.
- Getreideprodukt nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Trägersubstrat ein Fett, ein Proteinextrakt, feste Milchbestandteile, ein Zucker oder ein partikulärer Aromastoff ist.
- Getreideprodukt nach Anspruch 5, das ferner eine Lipidschicht auf der gelierten Stärkematrix umfasst, wobei die Lipidschicht bewirkt, dass ein partikuläres Trägersubstrat, welches den probiotischen Mikroorganismus enthält, an der gelierten Stärkematrix anhaftet.
- Getreideprodukt nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der probiotische Mikroorganismus ausgewählt ist aus Bacillus coagulans, Bacillus licheniformis, Bacillus subtilis, Bifidobacterium animalis/longum, L. johnsonii La1, Pediococcus acidilactici, Saccharomyces cereviseae und Enterococcus faecium SF68.
- Getreideprodukt nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ferner eine Quelle für löslichen Ballaststoff enthalten ist.
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