阿拉伯树胶用于改善双歧杆菌的生长和存活的用途

摘要

本发明涉及与含硫氨基酸相组合或不相组合的阿拉伯胶(或阿拉伯树胶)用于改善双歧杆菌的生长和存活的用途，所述双歧杆菌参与食品，尤其是发酵乳制品的生产。

说明书

本发明涉及单独或与含硫氨基酸相联合的阿拉伯胶(或阿拉伯树 胶)用于改善参与发酵食品生产的双歧杆菌的生长和存活的用途。

双歧杆菌是目前最广泛用于生产各种不同的食品(尤其是发酵乳 制品)的益生微生物之一。

益生菌被定义为“当以足够量被消费时对于宿主的健康具有有益 效应的活微生物”(Rapport de la consultation mixte d′experts FAO/OMS sur l′évaluation des propriétés sanitaires et nutritionnelles des probiotiques dans les aliments，2001)。 这个定义暗示，为了发挥其有益效应，相关微生物应当以足够的量存 在于即消费型产品中。一般考虑，这个量应至少等于10⁷cfu/ml。因 此，在包含益生细菌的食品的生产、包装和贮存过程中益生细菌生存 力的维持构成了这些产品的品质的必要要素。

在食品领域中使用得最多的双歧杆菌物种是青春双歧杆菌 (Bifidobacterium adolescentis)、双歧双歧杆菌(B.bifidum)、 短双歧杆菌(B.breve)、长双歧杆菌(B.longum)、动物双歧杆菌 (B.animalis)和婴儿双歧杆菌(B.infantis)。

在生产发酵食品的情况下，双歧杆菌可以单独使用；然而，由于 器官感觉和/或技术方面的原因，它们最经常地与其他乳酸细菌相联 合。它们尤其常常与酸乳酪(yogourt)酵素(ferment)(保加利亚 乳杆菌(L.bulgaricus)和嗜热链球菌(S.thermophilus))相联 合。它们可以添加入已发酵的产品中，或者更通常地在接种待发酵的 底物时与其他乳酸细菌相混合。

在当生产食品时所使用的条件下，双歧杆菌的生长常常是缓慢的； 此外，在发酵结束时，在产品的整个保存期期间直至对其进行消费， 通常难以维持足够的双歧杆菌群体。如果将双歧杆菌与其他乳酸细菌 相联合，那么这些问题可能会更突出。由于双歧杆菌在混合培养物中 的低竞争力，它们在其他乳酸酵素存在下的生长通常比当它们单独培 养时更慢；同样地，它们在发酵产品的保存过程中的存活通常较差， 这尤其是因为某些其他乳酸细菌持续产生乳酸(除了别的以外)。称 为后酸化(post-acidification)的这种现象影响在同一个产品中存 在的双歧杆菌的生存力。

在此背景下，看起来希望刺激双歧杆菌的生长并增加双歧杆菌的 生存力，并且优选地希望在对于与这些双歧杆菌相联合的乳酸细菌的 生长和生存力仅导致很少的影响或者无影响(正面的或负面的)的情 况下来完成这点。

本发明人已发现，在生产发酵食品时使用阿拉伯树胶使得能够获 得这些结果。

通过从某些金合欢属物种的树干或分枝的伤口中渗出来生产阿拉 伯树胶。它是高度支化的、具有高分子量的水溶性多糖。用作食品添 加剂的阿拉伯树胶(E414)专门地从塞伊耳相思树(Acacia seyal) 或阿拉伯胶树(Acacia senegal)获得。

已提出使用阿拉伯树胶来包囊益生菌(各种双歧杆菌和类干酪乳 杆菌(Lactobacillus paracasei))，以便保护它们不受干燥期间的 热和脱水的影响，并改善它们的生存力以及它们对于胃液和胆汁的抵 抗力(Lian等人2002；Lian等人2003；Hsiao等人2004；Desmond 等人2002)。

还已报告，在人中以10克/天的量摄入阿拉伯树胶使得能够增加 粪便中的双歧杆菌属(Bifidobacterium)和拟杆菌属(Bacteroides) 群体；最近，类似的研究描述了在每天摄入10-15克阿拉伯树胶后， 乳酸细菌并且主要是双歧杆菌属和乳杆菌属(Lactobacillus)的总群 体的增加(Wyatt等人1986；Cherbut等人2003)。

本发明人已观察到，当在体外将阿拉伯树胶加入至包含双歧杆菌 (单独或与其他乳酸细菌一起)的培养物中时，它刺激双歧杆菌在发 酵过程中的生长，并增加双歧杆菌在发酵食品保存期间的寿命；相反 地，它对于其他乳酸细菌(当其存在时)的生长和生存力具有很少的 影响或无影响。本发明人还观察到，如果另外还添加半胱氨酸，那么 阿拉伯树胶对于双歧杆菌，尤其是对于它们在保存过程中的存活的特 定影响显著增加。

本发明的目标为用于增加在包含一种或多种双歧杆菌属菌株的新 鲜发酵食品的保存过程中双歧杆菌的生存力的方法，其特征在于，所 述方法包括在所述食品的包装结束前向所述食品添加阿拉伯树胶。

根据本发明方法的一个优选实施方案，所述食品另外还包含除双 歧杆菌属以外的一种或多种其他乳酸细菌菌株。

根据本发明的另一个优选实施方案，所述方法另外还包括在所述 食品的包装结束前向所述食品添加至少一种含硫氨基酸(半胱氨酸或 甲硫氨酸)，优选半胱氨酸。

在本文中，将“发酵食品”定义为由于通过酵素使合适的食物底 物发酵而获得的产品，所述酵素包含乳酸细菌并且在其中这些乳酸细 菌仍然是活的。这种产品还可以包含未参与发酵但在发酵结束时所添 加的活的乳酸细菌；需要时，它还可以包含除乳酸细菌以外其他可以 在食品生产中使用的微生物，例如醋杆菌属(Acetobacter)或酵母。 术语“新鲜的”表明，该产品在发酵后未经历诸如冻干或干燥的任何 处理。新鲜产品一般通过冷藏来进行保存。

将“包装结束”定义为关闭容器的时刻，在所述容器中将保存发 酵产物直至对其进行消费。

适合于施行本发明的食物底物是通常可用于获得包含双歧杆菌的 发酵食品的所有那些食物底物。

所述食物底物可以例如为乳底物，其可以是牛、山羊、绵羊或马 的奶或者其奶可用于人类饮食的任何其他哺乳动物的奶；这种奶可以 任选地已经历了使得能够控制尤其是其蛋白质和脂肪物质组成的各种 处理(去乳脂，超滤，浓缩或稀释，添加乳级分，等等)；它还可以 是从奶粉或者乳级分或者富含乳蛋白质和/或乳蛋白质水解物的奶重 构的奶。

所述食物底物还可以是植物底物，例如果汁或蔬菜汁，豆浆，基 于谷物例如小麦、燕麦、玉米等的底物。

所述食物底物还可以是这些底物中的两种或更多种的混合物。

所述食物底物也可以是诸如脂肪性填料(fourrage gras)的底物。

需要时，所述食物底物可以添加有各种试剂，例如增稠剂、增味 剂和芳香剂等。

常规地，在用所选择的细菌进行接种前，将所述底物例如于90-95 ℃热处理5-10分钟，以便破坏可能的细菌污染物。

用于施行本发明的双歧杆菌菌株可以选自上面提及的通常用于制 备食品的双歧杆菌物种。可以将不同物种的双歧杆菌菌株相联合。优 选的物种尤其是动物双歧杆菌，并且特别是动物双歧杆菌动物亚种 (Bifidobacterium animalis animalis)和动物双歧杆菌乳亚种 (Bifidobacterium animalis lactis)。作为例子，可以提及动物 双歧杆菌乳亚种的菌株CNCM I-2494。

其他优选的双歧杆菌物种是乳双歧杆菌(B.lactis)BB12(CHR Hansen)、长双歧杆菌BB536(Morinaga)、短双歧杆菌CNCM I-2219 (Danone)、短双歧杆菌YIT 4014(Yakult)、婴儿双歧杆菌35624 (Procter & Gamble)。

其他乳酸细菌菌株还可以选自通常用于制备食品的那些。

对于它们的选择依赖于所希望获得的发酵产品的类型：

作为非限制性的例子，可以提及：

-乳杆菌，例如嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)、 干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)、路氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)、瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)、植物乳杆 菌(Lactobacillus plantarum)等；

-酸乳酪的酵素，即嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus) 和德氏乳杆菌保加利亚亚种(Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus)，其在需要时可以与其他乳杆菌属物种相联合。

-克非尔奶酒(kefir)的酵素，其一般包含高加索酸奶乳杆菌 (Lactobacillus kefiri)，该菌与明串珠菌属(Leuconostoc)、 乳球菌属(Lactococcus)和醋杆菌属(Acetobacter)的细菌，以及 与克鲁维酵母属(Kluyveromyces)和糖酵母属(Saccharomyces)的 酵母相联合。

-尤其用于生产干酪的嗜温细菌，例如乳脂乳球菌(Lactococcus cremoris)、乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)、丁二酮乳球菌 (Lactococcus diacetylactis)和明串球菌属。

可以使用来自阿拉伯胶树或塞伊耳相思树的阿拉伯树胶，例如分 别由CNI公司以名称P和B进行销售的那些， 或者由Kerry Ingredients公司或由ALFRED L.WOLFF GmbH公司以 商标Quick进行销售的那些。

含硫氨基酸优选地以游离形式进行使用，根据申请PCT FR2006/001688(其于2006年7月11日以COMPAGNIE GERVAIS DANONE 的名义提交)中所描述的方式；还可以使用包含半胱氨酸基础(base) 的颗粒，其类似于申请FR 0606421(其于2006年7月13日以COMPAGNIE GERVAIS DANONE的名以提交)中所描述的那些。

在最终产品(即经发酵和包装的产品)中阿拉伯树胶的量一般将 为约0.1-约3重量％，优选约0.2-约1重量％。在最终产品中含硫氨 基酸的量可以为约5-约50mg/l；它一般将为约5-约20mg/l，优选 地约5-约15mg/l，和有利地约5-约10mg/l。

有利地，所使用的阿拉伯树胶的量可以根据最终产品的所希望的 蛋白质含量，以及添加或不添加含硫氨基酸来进行调整。

在其蛋白质含量大于或等于3.4％的产品的情况下，阿拉伯树胶 可以优选地单独使用，以便获得在最终产品中大于或等于0.5％的量； 如果希望获得在最终产品中小于0.5％的阿拉伯树胶的量，那么优选 的是还添加含硫氨基酸。

在其蛋白质含量小于3.4％的产品的情况下，一般优选的是使用 阿拉伯胶和含硫氨基酸的组合，尤其为了获得对于双歧杆菌的存活的 最佳影响。

为了获得所希望的对于双歧杆菌的生存力的影响，与含硫氨基酸 一样，阿拉伯树胶可以在其包装结束前，在产品生产过程中的任何时 刻，一起或分开地，以及一次或多次进行添加。

根据本发明方法的一个优选实施方案，所述方法包括通过与除双 歧杆菌属以外的一种或多种其他乳酸细菌的一种或多种菌株相联合或 不相联合的一种或多种双歧杆菌属菌株来使食物底物发酵的步骤。

在这种情况下，为了刺激双歧杆菌属的生长，在该发酵之前添加 阿拉伯树胶总量的至少一部分以及任选地含硫氨基酸总量的至少一部 分。当最终产品中所设想的阿拉伯树胶的量小于0.5％时，优选地在 发酵前添加全部阿拉伯树胶；当最终产品中所设想的阿拉伯树胶的量 为0.5％-1％时，在发酵前所添加的阿拉伯树胶的量优选地为所使用 的总量的50-100％；当最终产品中所设想的阿拉伯树胶的量大于1％ 时，在发酵前所添加的阿拉伯树胶的量优选地为所使用的总量的 20-100％。同样地，当最终产品中所设想的含硫氨基酸的量为5-约10 mg/l时，在发酵前所添加的含硫氨基酸的量优选地为所使用的总量的 80-100％；当最终产品中所设想的含硫氨基酸的量大于10mg/l时， 在发酵前所添加的含硫氨基酸的量优选地为所使用的总量的20-100 ％。

根据这个实施方案的一种特别有利的方式，在用细菌进行接种时 添加至少一部分所使用的含硫氨基酸，以包含半胱氨酸基础(如申请 FR 0606421中所描述的)并且包含至少一种所使用的双歧杆菌属菌株 的颗粒的形式。

依照本发明的方法可以包括分开进行的多个发酵步骤，其中使用 乳酸细菌的不同组合，和/或不同性质的食物底物。这些发酵步骤一般 平行地进行，并且随后将它们的产物相混合。这些分开的发酵之一可 以使用不包含双歧杆菌的酵素。在这种情况下，无需进行在阿拉伯树 胶或者阿拉伯树胶/含硫氨基酸组合存在下的发酵；然而，与含硫氨基 酸一样，可以在发酵之前、期间或之后，一起或分开地添加阿拉伯树 胶，以便它们存在于发酵产品的混合物中。

在本发明方法的情况下，用于接种食物底物的双歧杆菌的量为约 10⁶-约2×10⁷CFU/ml底物。当双歧杆菌连同其他乳酸细菌一起用于使 底物发酵时，它们一般代表了约20-约75％，优选地约30-约50％， 和特别优选地约35-约40％的存在于所使用的接种物中的细菌群体。

紧在发酵和包装后(即在发酵结束后4小时内)，最终产品中的 双歧杆菌的量为至少1×10⁸，优选地大约2×10⁸-10⁹CFU/ml产品。

当将双歧杆菌添加到通过其他乳酸细菌进行发酵的产品中时，也 调整添加的量，以便也获得至少1×10⁸，优选地大约2×10⁸-10⁹CFU/ml 产品的群体。

依照本发明的方法可用于生产各种各样的新鲜发酵产品，并且可 以无需修饰而进行使用，或者在仅对这种类型的产品的常用制备方式 作出微小修饰后进行使用。

图1-5，作为非限制性的例子，示意性地显示了在制备各种发酵 乳制品的背景中本发明方法的使用。

图1示意性地显示了搅碎酸乳酪(yoghourt brassé)类型的发酵 产品的制备；

图2示意性地显示了饮用酸乳酪(yoghourt àboire)类型的发 酵产品的制备；

图3示意性地显示了包含酸乳酪酵素和克非尔奶酒酵素的发酵产 品的制备；

图4示意性地显示了包含酸乳酪酵素和在干酪生产中使用的酵素 的发酵产品的制备；

图5示意性地显示了凝固酸乳酪(yoghourt ferme)类型的发酵 产品的制备。

本发明的目标还为可以通过依照本发明的方法获得的发酵食品， 尤其是发酵乳制品和/或基于植物底物的产品。

本发明的目标还为以脂肪性填料形式呈现的发酵食品，所述脂肪 性填料可以参与谷物制条糕(barre céréalière)和夹心饼干的组成。

依照本发明的发酵食品包含0.1-3重量％，优选地0.2-1重量％ 的阿拉伯树胶，并且有利地还包含约5-约50mg/l的含硫氨基酸，优 选半胱氨酸。

紧在发酵和包装后，它们还包含至少1×10⁸，优选地大约2× 10⁸-10⁹CFU的双歧杆菌/ml产品。优选地，在4-10℃保存28天后， 至少40％的在发酵结束时存在的双歧杆菌在所述产品中仍是活的。

特别优选的产品包含0.2-1重量％的阿拉伯树胶，和5-10mg/l 半胱氨酸，并且在4-10℃保存35天后，在发酵结束时存在的至少30 ％的双歧杆菌在所述产品中仍是活的。在一个特别优选的方式中，产 品是包含2-3.5％蛋白质的饮用酸乳酪类型的发酵乳制品。

借助于随后的说明书的补充部分将更好地理解本发明，所述补充 部分是指非限制性的实施例，所述实施例举例说明了使用依照本发明 的方法来刺激在酸乳酪酵素存在下培养的双歧杆菌的生长并增加其存 活。

实施例1：阿拉伯胶对于乳制品中双歧杆菌的生长和存活的影响

实验方案

对于该实验所选择的配方是通过奶粉的再水化而获得的奶，其具 有4.4％的蛋白质含量和3.5％的脂肪物质含量。这是通常产生低的双 歧杆菌群体的配方。

测试了2种剂量的阿拉伯胶(B)：在成品中0.5重 量％和1重量％。在再水化时掺入阿拉伯胶。再水化的时间为1小时。

根据下述方案，对添加有阿拉伯胶的奶进行热处理：

预热至55℃，

于95℃巴氏灭菌6分钟，

预冷却至40℃，冷却至4℃。

然后，将所述奶贮存于4℃直至使用(在接下来的24小时内)。

用于接种的制备物：

在接种前40分钟，将所述奶的温度调至38℃。

对于接种，使用下述接种物：

嗜热链球菌+德氏乳杆菌保加利亚亚种+动物双歧杆菌乳亚 种(CNCM：I-2494)，其中采用5×10⁶CFU/ml的嗜热链球菌、5×10⁶CFU/ml的保加利亚乳杆菌和1×10⁷CFU/ml的动物双歧杆菌。

在接种后，将所述奶再次浸入38℃的水浴中。使用(YSEBAERT)来监控发酵直至获得去凝结的pH(4.8)。

去凝结(décaillage)、变光滑(lissage)、包装：

在pH＝4.8时，使用具有500μm的网孔的滤器来使经发酵的奶 变光滑并冷却至20℃(即6升/小时)。然后，将其包装在125ml的 罐中，随后置于冷隧道(4℃)中过夜。第二天早上，将罐转移至10 ℃并施行微生物学监测直至第28天。根据由Grand等人(2003)所描 述的双氯西林方法，三次重复地(3次测量/试验)进行计数。

结果

通过表I、表II和图6来阐明结果，所述表I指明了在第1天、 第14天和第28天时动物双歧杆菌的群体，所述表II概括了在第14 天和第28天时的存活百分比，所述图6显示了作为时间的函数的双歧 杆菌的存活％的变化。

表I

表II

这些结果清楚地显示了，在1％的阿拉伯胶存在下在第+28天时细 菌群体的存活的改善(对照试验和阿拉伯胶试验的在第+1天时的群体 在统计学上无差异)。

在0.5％的阿拉伯胶时，效应较小(结果未阐明)，但仍是显著 的。

实施例2：阿拉伯胶和半胱氨酸的联合对于乳制品中双歧杆菌的生长 和存活的影响

实验方案

通过奶粉的再水化来制备饮用酸乳酪(2.8％的蛋白质)，并添加 0.8％(重量)的阿拉伯胶，如上文实施例1中所描述的。选择该类型 的产品用于试验，因为它就是于在贮存过程中维持双歧杆菌群体方面 造成最多问题的那种产品。如上文实施例1中所述对该添加有阿拉伯 胶的经再水化的奶进行热处理，并均质化(150-200bar)。

在冷却至38-40℃后，按照5×10⁶CFU/ml的嗜热链球菌、5×10⁶CFU/ml的保加利亚乳杆菌，添加嗜热链球菌和德氏乳杆菌保加利亚亚 种。动物双歧杆菌乳亚种I-2494以用于直接接种的酵素的形式来进行 添加，例如补充有半胱氨酸或未补充的在申请FR 0606421中所描述的 那些。所使用的经补充的酵素相应于添加了1.92×10⁷CFU/ml的动物 双歧杆菌和6.9mg/l的半胱氨酸。

在接种后，于38℃进行发酵，并且使用(YSEBAERT)来 进行监控直至获得去凝结的pH(4.3＜pH＜4.4)。

通过倾析和冷却(10-20℃)，随后搅拌来进行去凝结。

然后，将产品包装在罐中，随后置于冷隧道(4℃)中。

然后，在于15℃贮存2小时之时对群体进行计数，随后在于10 ℃贮存2、8、14、28和37天之时对群体进行计数。

结果

通过下面的表III和图7来阐明结果，所述图7显示了作为时间 的函数的对于双歧杆菌群体的监测。

这些结果显示，阿拉伯胶以及阿拉伯胶+半胱氨酸联合对于双歧杆 菌的生长具有非常明显的影响。在阿拉伯胶+半胱氨酸联合的情况下， 另外还观察到对于在保存过程中双歧杆菌的存活的特别明显的影响。

表III

  试验1   阿拉伯胶   试验2   阿拉伯胶+   半胱氨酸   对照   对照   半胱氨酸   阿拉伯胶   0.8％   0.8％   0％   0％   半胱氨酸的纯当量   0mg/l   6.9mg/l   0mg/l   6.9mg/l   接种入的双歧杆菌   1.92E+7CFU/g   1.67E+7CFU/g   1.92E+7CFU/g   1.67E+7CFU/g   在贮存2小时之时   双歧杆菌的数目   2.3E+8CFU/g   5.4E+8CFU/g   1.3E+8CFU/g   2.1E+8CFU/g   在第+2天时   双歧杆菌的数目   1.0E+8CFU/g   3.5E+8CFU/g   ND   1.2E+8CFU/g   在第+8天时   双歧杆菌的数目   2E+8CFU/g   3.9E+8CFU/g   1.3E+8CFU/g   1.8E+8CFU/g   在第+14天时   双歧杆菌的数目   1.2E+8CFU/g   4.2E+8CFU/g   6.9E+7CFU/g   1.4E+8CFU/g   在第+28天时   双歧杆菌的数目   5.2E+7CFU/g   2.5E+8CFU/g   3.9E+7CFU/g   8.8E+7CFU/g   在第+37天时   双歧杆菌的数目   4.4E+7CFU/g   2.0E+8CFU/g   3.2E+7CFU/g   7.8E+7CFU/g

ND：未测定

用下述这样的产品来重复相同的实验，所述产品具有2.7％的蛋 白质，包含0.8％的阿拉伯胶，并且用补充有半胱氨酸的酵素进行接 种，这相应于添加了1.90×10⁷CFU/ml的动物双歧杆菌和7mg/l的 半胱氨酸。

通过表IV来阐明结果。

这些结果证实了阿拉伯胶，特别是阿拉伯胶+半胱氨酸联合对于双 歧杆菌的存活的影响。这是因为，在接种后52天，在添加有阿拉伯胶 的产品中存活的双歧杆菌为对照产品的2倍，以及在添加有阿拉伯胶 和半胱氨酸的产品中存活的双歧杆菌为对照产品的10倍。

表IV

文献参考

-Lian等人；Survival of Bifidobacteria after spray-drying. International Journal of Food Microbiology，2002，第74卷， No.1/2，第79-86页。

-Lian等人；Viability of microencapsulated bifidobacteria in simulated gastric juice and bile solution.International Journal of Food Microbiology，2003，第86卷，No.3，第293-301 页。

-Hsiao等人，2004；Effect of packaging conditions and temperature on viability of microencapsulated bifidobacteria during storage.Journal of Science of Food and Agriculture，2004，第84卷，No.2，第134-139页。

-Desmond等人，2002.Improved survival of Lactobacillus paracasei NFBC 338 in spray-dried powders containing gum acacia.Journal of Applied Microbiology，2002，第93卷， 第1003-1011页。

-Wyatt等人，1986；A change in human faecal flora in response to inclusion of gum arabic in the diet.British Journal of Nutrition，1986，第55卷，No.2，第261-266页。

-Cherbut等人，2003；Acacia gum is a bifidogenic dietary fibre with high digestive tolerance in healthy humans.Microbial Ecology in Health and Disease，2003，第15卷，No.1，第43-50 页。

-Grand等人，2003；Quantitative analysis and molecular identification of bifidobacteria strains in probiotic milk products.European Food Research and Technology，第217卷， 第90-92页。