稳定的微生物组合物和干燥工艺制造技术

描述了组合物和方法，其涉及在环境条件下长期储存而无需冷藏、控制湿度或特殊包装的制剂和工艺条件。剂和工艺条件。剂和工艺条件。

【技术实现步骤摘要】
稳定的微生物组合物和干燥工艺
[0001]本申请是申请日为2019年10月24日、专利技术名称为“稳定的微生物组合物和干燥工艺”的中国专利申请201980085873.8(国际申请号PCT/US2019/057823)的分案申请。


[0002]本专利技术的组合物和方法涉及用于稳定微生物以在环境条件下长期储存而无需冷藏、控制湿度或特殊包装的制剂和工艺条件。

技术介绍

[0003]微生物(如细菌、真菌和酵母)可通过刺激生长、通过增强营养和免疫力、以及通过控制疾病和有害生物的破坏，为动物和植物提供益处。当发现于密切关联的宿主动物或植物时，这些微生物为宿主提供此类必需或有益的服务。近年来，人们发现外源提供此类有益微生物(通常被称作益生菌或生物制剂)比通常存在的内源微生物更一致地、更好地提供其有益功能，甚至改变微生物组平衡，以抑制或排除对宿主生物体可致病或有害的微生物的定殖，可产生可观的商业利益。
[0004]以产品的形式向植物和动物递送有益微生物不仅需要保证产品的生物学有效性，同时还需要保持微生物在产品的生产、储存和使用期间的生活力和有效性。微生物的某些微生物结构具有固有稳定性，如强健的营养细胞、或芽孢/孢子。美国专利号5,929,507描述了一种组合物，通过将微生物和可溶性未交联多糖(如褐藻胶)组合，该组合物适合于稳定用作植物种子接种剂(inoculant)的微生物褐藻胶。然而，藻酸盐封装的实用性受到以下事实的制约和限制：示例性接种菌(如，根瘤菌(Rhizobia japonica)和液化沙雷氏菌(Serratia liquifaciens))具有热稳定性并且在环境条件下无需添加特殊保护性稳定剂就可以很好地存活。
[0005]不过，很多有益微生物对温度、湿度和氧气以及其他环境压力敏感，因此易于在数小时或数天内迅速失去生活力。通常，已知可以通过在冷藏下、以干燥形式、以低水活度或在湿度和渗透性受控包装中储存来确保或延长活微生物的有效期。通过干燥工艺(如冻干或冷冻干燥)，通常结合保护性稳定剂的添加，可将微生物的水活度降低至低水平，如低于0.4、0.2甚至低于0.1。美国专利号9,469,835描述了一种通过玻璃化工艺稳定各种微生物(包括细菌和真菌)的手段。该专利描述了一种两步干燥工艺，首先是在真空下，在接近零度以下温度从部分冻结浆状物开始干燥，然后在高于40℃的温度干燥，直至达到非常低的含水量和低水活度。已确认此工艺可生产具有显著升高的玻璃化转变温度(T
g
)的机械稳定泡沫，从而使生物决不会经受和T
g
一样高的温度。
[0006]美国专利公开号2014/0004083公开了一种用来保存微生物(例如乳酸菌)的冷冻保护体系，通过添加与肌醇按特定范围的比率组合的非还原糖(例如海藻糖)，并且随后冷冻、真空干燥或冷冻干燥组合物以干燥储存。美国专利号9,308,271描述了一种冷冻保护体系，该体系通过在不存在褐藻胶的情况下添加海藻糖、菊粉和水解酪蛋白，然后冷冻干燥该组合物，并在温度高达35℃且水活度为0.3或更小条件下储存该组合物，从而保存乳酸菌。
在微生物组合物已经被冷冻干燥或真空干燥的情况下，可以通过将微生物组合物包装在由具有低水蒸气渗透性的阻隔材料制成的胶囊、瓶子或小袋中来维持其低水活度。
[0007]已经做出了一些尝试，以提供在环境温度和湿度下而无需冷冻干燥或特殊包装储存期间可保持微生物生活力的组合物。美国专利公开号2012/014253号描述了一种组合物和方法，该组合物和方法通过生产包含干燥生物的核心粒子并用吸湿性盐(如磷酸盐的混合物)对该核心粒子进行涂覆来稳定经脱水的微生物。吸湿性盐涂层实际上起着水诱饵的作用，其可以在水分扩散至核心粒子中的经脱水的微生物之前从环境中吸收并捕获水分。尽管这些实例提供了在中等湿度条件下在储存期间稳定性增强的一些证据，但吸湿性盐层将逐渐被所吸收的水份饱和，并最终失去保护湿度敏感微生物不吸收水分进而失活的能力。因此，仍然需要一种稳健且持久的方式来限制水的持续吸收，从而保持在环境温度和湿度条件下储存的微生物的生活力，而无需特殊包装或采取其他措施来冷冻和维持微生物的低水活度。
[0008]虽然冷藏、湿度控制和特殊包装措施在某些应用(例如，人类治疗剂、营养保健品、膳食补充剂或食品)中是合适且经济的，但仍然存在几个重要的工业应用，其中在受控温度和湿度条件下储存，或使用水蒸气渗透性较低的特殊包装储存微生物不实际或不经济。
[0009]例如，在农作物应用中，旨在刺激植物生长或控制植物病虫害的微生物产品通常以液体或干燥制剂配制(无需冷藏或防潮包装储存)，并经由种子涂层、叶面喷雾或犁沟粉末或颗粒在开放式环境中施用。用于农作物施用的液体制剂包括水溶液或混悬液以及非水制剂，例如油、乳剂和悬乳剂。干制剂包括可湿性粉剂和颗粒剂，可直接在田间施用或稀释以形成可喷雾的溶液或混悬液，可将其喷施至植物上。
[0010]在饲料动物健康应用中，通常将旨在改善健康或防止疾病的微生物产品引入饮用水中或混入由游离含水量很高的谷物组成的干燥动物饲料糊状物中。通常经蒸汽制粒工艺将干燥饲料糊状物进一步制成球粒，其中新鲜蒸汽与饲料混合并在80℃
‑
100℃的温度挤压通过模具。纯的、或呈球粒的或未呈球粒的动物饲料的微生物产品在没有冷藏、湿度控制或特殊包装的仓库中在储存3
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12个月或更长时间期间必须保持活力。
[0011]对于食品和饮料应用，通常直接掺入微生物以提供益生菌益处。在湿润食品(如零食条)或饮料(如酸奶或果汁)中，掺入的微生物必须在几个月或更长时间内保持活力。益生菌微生物也可以掺入宠物食品(如粗磨食物)中。在这些应用中，通常不提供冷藏储存或特殊包装来防潮。
[0012]在上述应用中适合用作有益试剂的微生物包括任何细菌、酵母或真菌，并且可以包含多种不同的细胞形态(包括营养细胞、菌丝体、芽孢/孢子或孢囊)。根据特定的物种，这些形态中的某些形态可以具有显著增强的储存稳定性。例如，许多细菌和真菌物种产生的芽孢/孢子可在长时间的休眠期(几个月甚至几年)期间保持生活力，直到在萌发条件下重新活化。
[0013]但是，许多微生物结构在环境条件下，即，温度高于约10℃(最典型为20℃
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30℃)和湿度高于10％ RH(最典型为30％
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60％ RH)，在长时间储存时，即超过一天(最典型为3
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52周)不能保持活力。例如，很多营养细菌细胞、真菌孢子和真菌微核菌在这些条件下均未显示延长的生活力。
[0014]需要在有效期内稳定的微生物制剂和生产这种制剂的工艺，以确保在环境条件下
储存，例如在无需冷藏、湿度控制或特殊包装条件下储存时制剂中的微生物的生活力得到改善。

技术实现思路

[0015]本专利技术的组合物和方法涉及用于延长微生物储存期限的赋形剂和工艺条件。
[0016]1.一方面，提供了一种微生物组合物，其包含包埋在基质中形成经蒸发混悬液的发酵固体，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微生物组合物，其包含包埋在基质中形成经蒸发混悬液的发酵固体，其特征在于所述微生物组合物具有：按重量计至少1:1的比率的非吸湿性基质和发酵固体；其中所述基质包含按重量计1:5与5:1之间比率的水分调节粘合剂和防粘剂，以及任选地不超过按重量计75％的保护性稳定剂；其中当在50％的相对湿度和20℃的温度储存时，所述经蒸发混悬液具有按重量计至少1％的含水量和至多30％的水。2.如权利要求1所述的组合物，其中所述粘合剂、防粘剂和任选的保护性稳定剂各自在50％和任选75％相对湿度具有小于10％的水吸收。3.如权利要求1或2所述的组合物，其中所述基质和发酵固体的比率为按重量计至少6:1、至少10:1、至少20:1、至少50:1、甚至至少100:1或更高。4.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其在20℃的水活度为至少0.35。5.如前述权利要求中任一项所述的组合物，当在50％的相对湿度和20℃的温度储存时，其还具有按重量计大于1％、大于3％、甚至大于5％和高达30％的水。6.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其基本上不含所述保护性稳定剂。7.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其包含所述保护性稳定剂。8.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述发酵固体分布在所述基质中。9.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述粘合剂是聚乙烯醇。10.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述防粘剂是滑石。11.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述保护性稳定剂是海藻糖或山梨糖醇。12.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述发酵固体包含细菌和/或真菌的微生物结构。13.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述发酵固体包含病原真菌的微生物结构。14.一种粒子或颗粒，其包含如前述权利要求中任一项所述的组合物。15.如权利要求14所述的粒子或颗粒，其具有单一结构。16.如权利要求14所述的粒子或颗粒，其具有复合结构。17.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：丹尼斯科美国公司，
类型：发明
国别省市：