Getrocknetes probiotisches Material und Zellkulturmedien mahlen

Lebende Bakterien und Hefen, die dazu beitragen das Darmgleichgewicht wiederherzustellen, auch Probiotika genannt, sind in Lebensmitteln und Getränken wie Joghurt und Sauerkraut enthalten.

Sie werden auch in Körperpflegeprodukten eingesetzt, um das natürliche Mikrobiom der Haut zu verbessern. Laut einer von Globaldata durchgeführten Studie glaubt mehr als die Hälfte der Verbraucher weltweit, dass Probiotika gesund sind. Diese Ansicht wird auch durch neue Forschungsergebnisse gestützt, die zeigen, dass die Vielfalt der Mikroben im Darm die Fitness und das biologische Alter eines Menschen beeinflussen kann.

Milchsäurebakterien (LAB) werden seit langem als natürliche Biokonservierungsmittel in fermentierten Lebensmitteln verwendet und neben den Bifidobakterien mit positiven gesundheitlichen Auswirkungen in Verbindung gebracht. Neben diesen beiden Bakterien-arten werden für Probiotika weitere Mikroorganismen wie Bacillus und Saccharomyces genutzt. Da die Lebensfähigkeit der Organismen von Bedeutung ist, müssen sie nach der Herstellung stabil sein, um Probiotika haltbar zu produzieren.

Für funktionelle Lebensmitteln eignen sich am besten getrocknete, konzentrierte probiotische Kulturen, da sie einfach zu lagern, handhaben und transportieren sind. Funktionelle Lebensmittel, die über ihren Nährwert hinaus einen gesundheitlichen Nutzen bieten, sind heute eines der am schnellsten wachsenden Geschäftsfelder, wobei der weltweite Umsatz bis 2030 voraussichtlich 91,7 Mrd. US-Dollar erreichen wird.

Vom Bakterium bis zur Kapsel

Die Produktion von LAB und Bifidobakterien für Nahrungsergänzungsmittel beginnt mit gefrorenen Kulturen, die in einer Reihe von Fermentationen angezüchtet werden, um das entsprechende Inokulumvolumen zu erreichen. Eine alternative Methode ist die direkte Beimpfung des Hauptfermenters mit gefrorenem Direct-vat-inoculation-Material (DVI). Das wärmebehandelte Medium, welches zum Scale-up und für die Hauptfermentation verwendet wird, besteht aus Wasser, Stickstoffquellen, Kohlenhydraten, Salzen und Mikronährstoffen, die für das Wachstum der Organismen erforderlich sind. Die Zellen werden nach der Fermentation durch Zentrifugation konzentriert und können vor dem Einfrieren mit Stabilisierungslösungen wie Kryo- und Lyoprotektiva versetzt werden.

Für den nächsten Schritt, das Gefrieren, eignen sich verschiedene Verfahren beispielsweise das Abfüllen des kryoprotektiven Konzentrats in Dosen, das Pelletieren des Konzentrats oder die Gefriertrocknung auch Lyophilisierung genannt. Die Zellen werden bei niedrigen Temperaturen verarbeitet, wodurch mögliche Schäden an ihrer Struktur und ihren Stoffwechselprodukten begrenzt werden.

Das getrocknete Material wird dann je nach Anforderung des Anwenders zu einem Pulver mit einer bestimmten Partikelgröße und Dichte verarbeitet. Schließlich kann das gemahlene Material mit Hilfsstoffen beziehungsweise Füllstoffen, extrafunktionalen Zutaten und Fließhilfsmitteln kombiniert werden. Die Mischung wird dann zur Herstellung fertiger Formate wie Pillen, Kapseln oder Beuteln genutzt.

Maschinen für Klein- und Großmaßstab

Frewitt mit Sitz in Fribourg, Schweiz, entwickelt Trocken- und Nassmahlverfahren für die Pharma-, Feinchemie- und Lebensmittelbranche. Die Hammer- und Stiftmühlen des Unternehmens eignen sich, um Trockenprodukte wie probiotische Nahrungsergänzungsmittel zu vermahlen. Die Hammermühle Hammer-Witt zerkleinert und pulverisiert harte, kristalline und faserige Produkte bis zu 30 μm. Anwender können sie sowohl für Laboranwendungen als auch für die Produktion von Klein- und Großserien nutzen. Ihr breites Anwendungsspektrum geht von trockenen bis zu feuchten Pulvern.

Die Stiftmühle Pin-Mill-Lab von Frewitt zerkleinert harte oder kristalline Produkte sogar auf eine Partikelgröße von 10 µm. Eignet sich aber im Gegensatz zur Hammermühle nur für kleine Laborchargen zwischen 50 g und 2 kg und ist für die Produktion im Pilotmaßstab konzipiert.