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Patent Searching and Data


Title:
STABLE PROBIOTIC GRANULATE, AND METHOD FOR PREPARING SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2010/103201
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention pertains to the field of probiotic compositions useful for human and/or animal food and health. The invention particularly relates to compositions containing stable probiotic microorganisms during the production of tablets or granules for final use. The works of the applicant of the present invention show that the mortality of probiotic microorganisms during granulation is closely linked with granulation operating conditions and with the characteristics of the selected microorganisms. Said works have led to the establishment of a mathematical expression for defining both the characteristics of the yeast as well as the parameters of the method so that the microorganism losses after granulation are lower than 1 log CFU/g of granulated food.

Inventors:
HIOLLE AMELIE (FR)
SAMPSONIS CECILE (FR)
AUCLAIR ERIC (FR)
LENOIR CHRISTIAN (FR)
Application Number:
PCT/FR2010/000193
Publication Date:
September 16, 2010
Filing Date:
March 09, 2010
Export Citation:
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Assignee:
LESAFFRE & CIE (FR)
HIOLLE AMELIE (FR)
SAMPSONIS CECILE (FR)
AUCLAIR ERIC (FR)
LENOIR CHRISTIAN (FR)
International Classes:
A23L1/00; A23K1/00; A23L1/30
Domestic Patent References:
WO2007135278A22007-11-29
WO1997016198A11997-05-09
WO2007135278A22007-11-29
Foreign References:
FR2909685A12008-06-13
EP0636692A11995-02-01
US4335144A1982-06-15
EP0694610A11996-01-31
Other References:
"BIOSAF Product Information Sheet", INTERNET CITATION, XP002428776, Retrieved from the Internet [retrieved on 20070418]
Attorney, Agent or Firm:
SARRAF, TAREK (FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1. Procédé de granulation comprenant les étapes suivantes : a- incorporation à un mélange nutritionnel adapté à l'application visée, d'une composition probiotique (A) comprenant :

- de 2 à 30 % en poids du poids total de la composition, de levure probiotique ayant un taux de matière sèche (MS) compris entre 93 et 98% et un diamètre médian des sphérules (d) compris entre 800 et 1200μm, et

- de 70 à 98 % en poids du poids total de la composition, d'un complément nutritionnel comprenant au moins un constituant choisi parmi les vitamines, les oligoéléments, les acides aminés, et autres additifs destinés à l'alimentation et/ou la santé animale ou humaine, b- injection de vapeur d'eau à une température comprise entre 600C et 85°C sous des pressions allant de 0,5 à 4 bars dans le mélange obtenu à l'étape précédente, c- granulation par pressage à une température comprise entre 70 et 92°C pour l'obtention de granulés de diamètre (D) compris entre 2 et 6 mm, et d- refroidissement, caractérisé en ce que la température (T) de la filière de granulation, le diamètre des granulés (D), le taux de matière sèche (MS), et le diamètre médian des sphérules (d) sont fixés de manière à satisfaire l'équation suivante :

X = -196,482 - 0,023 d + 2,256 (MS) - 14,793 T+ 3,046 D + 6,25.105 d (MS) + 0,001 d.T + 5,631O-5 d.T

+ 0,167(MS) .T - 0,036 (MS) .T - 0,023D.T + 4,06.106 d2 + 0,003 T2 dans laquelle les pertes en levure après granulation X (logCFU/g initiales - logCFU/g après granulation) sont inférieures à 1 log CFU/g d'aliment granulé.

2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre dans les conditions suivantes :

3. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la composition probiotique A comprend de préférence :

- de 5 à 20 % en poids du poids total de la composition de levure probiotique,

- de 80 à 95 % en poids du poids total de la composition, d'un complément nutritionnel comprenant au moins un constituant choisi parmi les vitamines, les oligoéléments, les acides aminés, et autres additifs destinés à l'alimentation et/ou la santé animale ou humaine.

4. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la levure probiotique est choisie dans le groupe comprenant les levures du genre Saccharomyces, de préférence de l'espèce Saccharomyces cerevisiae, ou du genre Kluyveromyces, de préférence de l'espèce Kluyveromyces marxianus et leurs mélanges.

5. Procédé selon la revendication 4 caractérisée en ce que la dite levure est choisie parmi les levures correspondant aux souches choisies dans le groupe comprenant la souche

Saccharomyces cerevisiae Sc47 déposée auprès du NCYC sous le numéro 47, la souche Saccharomyces cerevisiae déposée auprès de la collection Pasteur (CNCM) sous le numéro 1-1077, la souche Saccharomyces cerevisiae déposée auprès de la collection Pasteur (CNCM) sous le numéro 1-1079, la souche Saccharomyces cerevisiae déposée auprès de la collection MUCL sous le numéro 39 885, la souche Saccharomyces cerevisiae déposée auprès de la collection CBS sous le numéro 39 493.94, la souche Kluyveromyces marxianus déposée auprès de la collection MUCL sous le numéro 39434, et leurs mélanges.

6. Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que la dite levure correspond à la souche Saccharomyces cerevisiae Sc47 déposée auprès du NCYC sous le numéro 47.

7. Granulé probiotique pouvant être obtenu selon l'une des revendications précédentes comprenant - de 0,01 à 5 % en poids de levure probiotique, et

- de 95 à 99,9% en poids d'un mélange nutritionnel adapté.

8. Granulé selon la revendication 7 dans lequel les pertes en levures probiotiques après granulation sont inférieures à 1 log CFU/g d'aliment granulé.

9. Granulé selon l'une des revendications 7 ou 8 pour utilisation en alimentation animale.

10. Granulé selon l'une des revendications 7 ou 8 pour utilisation en alimentation humaine.

Description:
Granulé probiotique stable et son procédé de préparation

La présente invention se rapporte au domaine des compositions probiotiques utiles pour l'alimentation et la santé humaine et/ou animale. Elle se rapporte particulièrement à un procédé de granulation associé à une composition comprenant des microorganismes probiotiques permettant l'obtention de granulés probiotiques stables.

Le terme « probiotiques » désigne des micro-organismes vivants ou revivifiables, qui lorsqu'ils sont ingérés en quantité suffisante exercent un effet positif sur l'organisme hôte en améliorant les propriétés de sa flore intestinale au-delà des effets nutritionnels traditionnels. Ils constituent une alternative à l'emploi des antibiotiques dans l'alimentation animale. Il s'agit le plus souvent de bactéries ou de levures présentes soit dans les aliments soit dans les compléments alimentaires.

II existe quatre grands types de probiotiques :

- les ferments lactiques (les lactobacilles et les coques),

- les bifidobactéries d'origine humaine ou animale,

- les différentes levures dont les levures de type Saccharomyces, - les autres bactéries sporulées, dont Bacillus subtillis et cereus.

Les micro-organismes tués par la chaleur ne répondent pas à la définition des probiotiques, même si certains effets thérapeutiques ont pu leur être attribués. Par extension, le terme « probiotiques » désigne également les aliments contenant de tels micro-organismes.

Les probiotiques sont de plus en plus utilisés tant en alimentation humaine qu'en alimentation animale, notamment comme substituts aux antibiotiques compte tenu notamment d'un retour à une alimentation plus saine, plus naturelle et plus respectueuse de l'environnement. En nutrition animale, ces micro-organismes sont en général ajoutés dans un aliment granulé par l'intermédiaire d'un pré-mélange contenant également des vitamines, des oligo-éléments et des acides aminés. De manière générale, la fabrication des granulés est divisée en au moins deux étapes : A- la préparation d'un pré-mélange d'additifs, B- la production par le fabricant d'aliment de granulés comprenant le pré-mélange

(A). Les microorganismes probiotiques sont incorporés soit dans le pré-mélange soit lors de la fabrication des granulés.

L'introduction des micro-organismes probiotiques dans les granulés n'est cependant pas aisée. Les micro-organismes probiotiques sont le plus souvent détruits au cours du processus de granulation. En effet, la fabrication des granulés est effectuée en présence de vapeur à des températures comprises entre 60°C et 120°C et sous des pressions allant de 0,5 à 40 bars. Ces procédés de granulation associent des contraintes thermiques, mécaniques et d'humidité très importantes auxquelles les microorganismes doivent survivre.

Dans la demande de brevet EP 0 694 610, la résistance à la granulation de levures de l'espèce Phaffia rhodozyma qui produisent un colorant, l'astaxanthine, et sont utilisées dans l'alimentation piscicole pour donner la couleur rouge aux saumons et truites d'élevage, a été améliorée par séchage en présence d'un sucre comme le glucose.

Cependant, il ne s'agissait pas là de levures probiotiques qui doivent rester vivantes jusqu'à leur ingestion par les animaux afin de remplir leurs fonctions.

Dans la demande de brevet n° WO 2007/135278, on a décrit que des micro-organismes probiotiques pouvaient présenter une stabilité améliorée dans les pré-mélanges au cours du temps par mélange avec des parois de levures et/ou des levures désactivées en lieu et place des autres supports de pré-mélange traditionnellement utilisés tels la farine de blé ou le carbonate de calcium, cette stabilité améliorée au cours du temps les rendant alors plus résistants à la granulation.

II existe donc un réel besoin en micro-organismes probiotiques qui soient à la fois stables au cours du temps et aussi au cours du processus de granulation de telle sorte que l'effet escompté sur la santé de l'être qui les ingère soit réel. La demanderesse a trouvé que la sélection d'un microorganisme probiotique dont la définition exacte des caractéristiques associée à l'optimisation des conditions opératoires du procédé de granulation permet de résoudre le problème cité précédemment.

La solution de l'invention permet une meilleure stabilité des microorganismes, c'est-à-dire des pertes après traitement inférieures à llogCFU/g (CFU : Colony Forming Unit).

Plus spécifiquement, la demanderesse a trouvé que la solution à ce problème réside dans la combinaison des deux éléments suivants : - tout d'abord, la sélection d'un microorganisme choisi parmi les levures probiotiques présentées sous une forme sèche agglomérée en sphérules ayant un taux de matière sèche (MS) compris entre 93 et 98 % et un diamètre médian des sphérules (d) compris entre 500 et 1500μm, et

- ensuite le choix précis des conditions opératoires du procédé de granulation mis en œuvre pour la préparation des granulés destinés aux applications finales.

La solution à la base de la présente invention ne génère pas des pertes en microorganismes probiotiques après granulation supérieures à 1 log CFU/g d'aliment granulé comme expliqué plus loin.

Les sphérules selon l'invention présentent avantageusement un taux de matière sèche compris entre 93 et 96% et un diamètre médian (d) compris entre 800 et 1200μm.

De manière générale, la chaîne de fabrication des granulés est divisée en plusieurs étapes :

A- la préparation d'un pré-mélange d'additifs (vitamines, oligo-éléments, micro- organismes, huiles essentielles ... dilués sur un support ou adjuvant. Il existe plusieurs adjuvants, d'origine minérale ou végétale, utilisés classiquement comme la farine à base de blé, le carbonate de calcium, l'argile sépiolitique ou les drèches d'amidonnerie). Le pré-mélange se présente sous une forme farine finement broyée (diamètre médian des particules de lOOμm environ). B- la production des granulés par le fabricant d'aliment comprenant : a- une phase de macro-mélange avec des matières premières broyées (blé, maïs, orge, tourteaux, ...), des additifs et des prémélanges. Ce macro-mélange se présente sous forme d'une farine grossière (diamètre médian des particules de 500μm), b- une phase de pré-granulation (traitement thermique à la vapeur seule ou avec contraintes mécaniques), c- une phase de granulation (fabrication des granulés) caractérisée par une température de la filière (T) et un diamètre des granulés (D), d- une phase de séchage-refroidissement.

Généralement, les levures sont incorporées dans le pré-mélange (étape A), ou directement au moment du macro-mélange (étape Ba).

L'invention a pour objet un procédé de préparation de granulés probiotiques comprenant les étapes suivantes :

- incorporation à un mélange nutritionnel adapté à l'application visée, d'une composition probiotique (A) comprenant :

- de 2 à 30 % en poids du poids total de la composition, de levure probiotique ayant un taux de matière sèche (MS) compris entre 93 et 98% et un diamètre médian des sphérules (d) compris entre 800 et 1200μm, et

- de 70 à 98 % en poids du poids total de la composition, d'un complément nutritionnel comprenant au moins un constituant choisi parmi les vitamines, les oligoéléments, les acides aminés, et autres additifs destinés à l'alimentation et/ou la santé animale ou humaine, - injection de vapeur d'eau à une température comprise entre 60°C et 85°C sous des pressions allant de 0,5 à 4 bars dans le mélange obtenu à l'étape précédente,

- granulation par pressage à une température comprise entre 70 et 92°C pour l'obtention de granulés de diamètre (D) compris entre 2 et 6 mm, et

- refroidissement. La température (T) de la filière de granulation, le diamètre des granulés (D), le taux de matière sèche (MS), et le diamètre médian des sphérules (d) sont fixés de manière à satisfaire l'équation suivante :

X = -196,482 - 0,023 d + 2,256 (MS) - 14,793 T+ 3,046 D + 6,25.10 5 d (MS) + 0,001 d.T + 5,6310 "5 d.T + 0,167(MS) .T - 0,036 (MS) .T - 0,023D.T + 4,06.10 "6 d 2 + 0,003 T 2 dans laquelle les pertes en levure après granulation X (logCFU/g initiales - logCFU/g après granulation) sont inférieures à 1 log CFU/g d'aliment granulé.

Selon un mode de réalisation préférentiel le procédé de l'invention est mis en oeuvre dans les conditions suivantes :

La composition probiotique de l'invention comprend préférentiellement : de 5 à 20 % en poids du poids total de la composition de levure probiotique, - de 80 à 95 % en poids du poids total de la composition, d'un complément nutritionnel comprenant au moins un constituant choisi parmi les vitamines, les oligoéléments, les acides aminés, et autres additifs destinés à l'alimentation et/ou la santé animale ou humaine.

La préparation et le séchage des levures est une technique bien connue. On cultive la levure sous forme d'une biomasse pure, la levure est ensuite récoltée, mélangée éventuellement avec des auxiliaires technologiques à raison de quelques pour cent de la matière sèche mise en œuvre, extrudée et séchée par différentes techniques : fluidisation, séchage sur bande ou encore en tambour rotatif. Ces différentes techniques sont décrites dans des manuels de base comme Yeast Technology, Reed and Nagodawithana, second édition, an AVI book, Van Nostrand Reinhold. L'homme du métier sait adapter les conditions opératoires notamment les dimensions de la filière de granulation et des tamis, ainsi que les conditions de séchage pour obtenir les levures selon la présente invention comme indiqué dans la partie expérimentale.

A titre d'exemple de levure probiotique, on peut citer les levures probiotiques choisies dans le groupe comprenant les levures du genre Saccharomyces, de préférence de l'espèce Saccharomyces cerevisiae, ou du genre Kluyveromyces telle que la Kluyveromyces marxianus et leurs mélanges.

Des exemples préférés de souches de Saccharomyces cerevisiae sont la souche Saccharomyces cerevisiae Sc47 déposée auprès du NCYC sous le numéro 47, la souche Saccharomyces cerevisiae déposée auprès de la collection Pasteur (CNCM) sous le numéro I- 1077, la souche Saccharomyces cerevisiae déposée auprès de la collection Pasteur (CNCM) sous le numéro 1-1079, la souche Saccharomyces cerevisiae déposée auprès de la collection MUCL sous le numéro 39 885, la souche Saccharomyces cerevisiae déposée auprès de la collection CBS sous le numéro 39 493.94, la souche Kluyveromyces marxianus déposée auprès de la collection MUCL sous le numéro 39434, et leurs mélanges.

De façon tout à fait préférentielle la composition probiotique selon la présente invention comprend des levures correspondant à la souche Saccharomyces cerevisiae Sc47 déposée auprès du NCYC sous le numéro 47.

La composition probiotique de l'invention peut être utilisée dans l'alimentation animale et/ou humaine. Elle peut être administrée sous différentes formes.

Selon un mode préféré de l'invention, la composition probiotique destinée à l'alimentation animale est administrée sous la forme de granulé.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les conditions suivantes sont appliquées :

Les conditions suivantes sont celles qui provoquent les pertes les plus faibles :

La composition (A) est introduite dans les granulés à raison de 0,01 à 10% de levure probiotique selon l'invention par rapport au poids sec de l'aliment, ce qui se traduit par 1.E7 à 1.E12 CFU par kg d'aliments granulés.

Un autre objet de l'invention est un granulé comprenant de 0,01 à 10 % de levure probiotique et de 90 à 99,9% en poids d'un mélange nutritionnel adapté.

Selon une forme préférentielle le granulé comprend de 0,01% à 5 % de levure probiotique et de 95 à 99,9% du mélange nutritionnel.

Le granulé de l'invention est obtenu avec des pertes des microorganismes probiotiques après granulation inférieures à llog CFU/g d'aliment granulé.

Un autre objet de l'invention est l'utilisation du granulé probiotique en alimentation animale et/ou humaine.

Ce qui suit décrit les modes de réalisation de l'invention sans en limiter la portée.

Les études suivantes ont été réalisées : - identification des paramètres de granulation critiques pour les levures,

- étude des effets individuels des paramètres identifiés sur la survie de la levure en fonction de ses propriétés physico-chimiques, étude de la granulation complète sur la levure (en pilote) dans le but d'établir un modèle mathématique reliant les propriétés physiques des sphérules et leur stabilité, - détermination d'un couple [granulométrie et MS] conduisant à des pertes minimales, validation du couple [granulométrie et MS des sphérules] au cours de granulations industrielles.

Dans ce travail, la levure sous forme ADY/SPH a été utilisée. C'est une levure sèche de panification à hydrater. Elle nécessite une réhydratation avant usage. Elle se présente sous forme de sphérules. I. Identification des paramètres de granulation critiques pour les levures

Des plans expérimentaux complexes ont permis d'obtenir la classification suivante des paramètres critiques par ordre décroissant de sévérité : diamètre des granulés, température de pré-granulation, longueur des canaux de la filière, humidité de l'aliment. Les contraintes physiques sont donc l'humidité de l'aliment, la température de traitement et la compression (diamètre et longueur des canaux étant directement reliés aux forces de compression).

II. Effet de la granulation complète sur la stabilité de levures ADY/SPH

Un plan expérimental complet (multi-factoriel, multi-niveaux) faisant varier les paramètres ci-dessous a été suivi :

- paramètres liés à la levure : matière sèche et diamètre médian

- paramètres de la granulation : température de filière, diamètre des granulés.

Les essais ont été réalisés sur une presse pilote Kahl L14-175, 3kW.

Pour exemple, voici quelques résultats obtenus : Ce plan a conduit à l'établissement d'un modèle expliquant les pertes en levures après granulation en fonction de ces 4 facteurs.

L'équation mathématique du modèle complet est présentée ci-dessous (valable dans notre champ expérimental).

X = -196,482 - 0,023 d + 2,256 (MS) - 14,793 T+ 3,046 D + 6,25.10 "5 d (MS) + 0,001 d.T + 5,6310 '5 d.T + 0,167(MS) .T - 0,036 (MS) .T - 0,023D.T + 4,06.10 "6 d 2 + 0,003 T 2 Avec :

X représente les pertes en microorganisme après granulation (logCFU/g) = logCFU/g initiales - logCFU/g d (μm) = le diamètre médian des sphérules

MS (%) = la matière sèche des sphérules

D (mm) = le diamètre des granulés

T (°C) = la température de la filière

Selon nos objectifs de stabilité - pertes inférieures à llogCFU/g - les couples [MSxDiamètre médian des sphérules] qui nous intéressent, doivent être définis en fonction des conditions de granulation appliquées. L'équation mathématique devient alors : 1,0 > -196,482 - 0,023 d + 2,256 (MS) - 14,793 T+ 3,046 D + 6,25.10 5 d (MS) + 0,001 d.T +

5,631Q- 5 d T + 0,167(MS) .T - 0,036 (MS) .T - 0,023D.T + 4,06.10 "6 d 2 + 0,003 T 2

II est important de noter que pour des conditions de granulation données, il existe une multitude de couples [MSxDiamètre médian des sphérules].

Voici quelques exemples de couples permettant d'avoir des pertes inférieures à l,01ogCFU/g d'aliment :

Deux couples ont alors été retenus pour validation en granulation industrielle (selon les faisabilités de fabrication des produits) : Couple 1 : d = 950μm et MS = 94,7% Couple 2 : d = 865 μm et MS = 94,8%

Description détaillée du procédé de préparation de la levure selon l'invention

La levure est préparée sous forme d'une biomasse pure, elle est ensuite récoltée, mélangée avec des auxiliaires technologiques à raison de quelques pour cent de la matière sèche mise en œuvre, extradée et séchée par différentes techniques : fluidisation, séchage sur bande ou encore en tambour rotatif.

A - Ie diamètre médian (d) :

Une maille d'extrusion de 2mm est utilisée dans le but d'obtenir des sphérules ayant un diamètre médian de 950μm et une maille de 1.8mm afin d'avoir des sphérules ayant un diamètre médian de 865 μm.

B - Le taux de matière sèche (MS) :

Le procédé consiste en un séchage en tambour classique tel que décrit plus loin. Les temps de séchage ont été optimisés de manière à avoir les taux de MS désirés.

Description du procédé de fabrication

Nous distinguons plusieurs étapes de fabrication, une étape de déshydratation et une étape de séchage.

A - Ia déshydratation

Cette étape permet d'obtenir une pâte de levure à 33% (plus ou moins 3%) de MS à partir d'une crème de levure à 18% (plus ou moins 2%) de MS.

Principe : Est incorporée à la crème de levure une saumure (eau + Na Cl) jusqu'à l'obtention d'une conductivité variant entre 15000μS et 20000μS.

Cette crème salée passe ensuite sur un deshydrateur (filtre rotatif sous vide) sur lequel nous aurons au préalable réalisé une précouche de fécule (eau + fécule). Après le passage sur le deshydrateur, la crème de levure passe d'un état liquide à un état de pâteux (30 à 36% de MS).

Cette pâte de levure est ensuite émiettée dans un granulateur (cylindre avec des bras mélangeurs brassant la levure et la poussant vers un autre cylindre au bout duquel se trouve une grille perforée à 2mm ou 1.8mm). Cette étape est primordiale dans l'obtention de la granulométrie souhaitée. La levure émiettée est ensuite transportée vers les organes de séchage.

B- Le séchage

Le séchage se fait de manière discontinue dans un cylindre rotatif horizontal muni de pâles brassant la levure et à l'intérieur duquel passe un courant d'air chaud. La température et le débit de l'air chaud sont fixés de manière à atteindre une température levure de l'ordre de 43 °C ( +/- 1°C) en fin de séchage. Une fois que la MS souhaitée est atteinte, la levure est vidangée vers un silo d'emballage.

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