ES2318199T3 - Complejos metalicos de acidos alfa-aminodicarboxilicos. - Google Patents
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Abstract
Un complejo neutro 1:1 de un oligoelemento y un alfa-aminoácido dicarboxílico, en el que el mencionado oligoelemento se selecciona entre el grupo constituido por zinc, cobre, manganeso, hierro, cobalto, níquel, vanadio y molibdeno.
Description
Complejos metálicos de ácidos
\alpha-aminodicarboxílicos.
Esta invención se refiere al campo de
suplementos de la alimentación animal y más en particular a la
preparación y valor nutritivo de nuevos complejos metálicos de
ácidos \alpha-aminodicarboxílicos tales como los
ácidos aspártico y glutámico.
La presencia de metales esenciales en cantidades
suficientes y en forma biológicamente disponible en la dieta es
esencial para mantener la salud y el bienestar de animales
domesticados y aves. A causa de que frecuentemente metales
esenciales tales como cobre, hierro, manganeso y zinc son
deficientes en los ingredientes de la alimentación común, con
frecuencia se añaden cantidades suplementarias de estos nutrientes a
la alimentación de animales domesticados y aves. Se han
desarrollado muchas formas de aditivos comerciales para proporcionar
los metales esenciales en formas fácilmente utilizables
biológicamente. El grado de disponibilidad biológica de nutrientes
se denomina con frecuencia "biodisponibilidad". La
biodisponibilidad de metales esenciales depende de las propiedades
físicas y/o químicas de la forma en que está presente el metal. Una
disponibilidad acrecentada de los metales aportados como
suplementos es beneficiosa porque permite el uso de menores
concentraciones de los metales en la dieta para satisfacer las
necesidades nutritivas de los animales, a la que vez que aminora
los potenciales efectos perjudiciales de niveles altos de estos
metales para los animales y el ambiente.
Hay disponibles varios productos comerciales en
los que los oligoelementos son más biodisponibles que la
correspondiente forma inorgánica del metal. La biodisponibilidad
intensificada se atribuye a la asociación del metal con una
molécula orgánica, que generalmente se denomina ligando. Esta
asociación o unión da por resultado una biodisponibilidad
acrecentada del metal para su utilización por los animales, esto es,
una biodisponibilidad acrecentada. La biodisponibilidad acrecentada
de los elementos esenciales en estos productos es el resultado de
una solubilidad incrementada, una mayor estabilidad en el
intestino, una absorción intensificada en la circulación y/o una
utilización metabólica mejorada.
Están disponibles comercialmente diferentes
tipos de productos que contienen oligoelementos asociados con un
ligando orgánico. Estos productos se pueden clasificar en diferentes
grupos sobre la base de la naturaleza del ligando usado en la
fabricación del producto. En una clase de productos se usan
aminoácidos como ligandos que forman complejos o quelatos con el
metal. Se describen ejemplos de estos productos en las patentes U.S.
n^{os}. 3.941.818, 3.950.372, 4.067.994, 4.863.898, 4.900.561,
4.948.594, 4.956.188, 5.061.815, 5.278.329, 5.583.243 y 6.166.071.
Un segundo grupo de aditivos para alimentación incluyen las sales
metálicas de ácidos carboxílicos de cadena corta tales como ácido
propiónico (véanse patentes U.S. n^{os}. 5.591.878, 5.707.679,
5.795.615 y 5.846.581). Un tercer grupo de aditivos de
oligoelementos se clasifica por American Feed Control Officials
como Proteinato Metálico y s define como "el producto resultante
de la quelatación de una sal soluble con aminoácidos y/o proteína
hidrolizada". Se describen ejemplos de estos productos en las
patentes U.S. n^{os}. 3.440.054, 3.463.858, 3.775.132, 3.969.540,
4.020.158, 4.076.803, 4.103.003, 4.172.072 y 5.698.724.
El cesionario común de la presente inyección ha
sintetizado y patentado en el pasado complejos metálicos de
aminoácidos como fuente más biodisponible de los elementos
esenciales. Las siguientes son ejemplos de estas patentes: las
patentes U.S. n^{os}. 3.941.818, 3.950.372, 4.021.569, 4.039.681 y
4.067.994 describen complejos 1:1 de
\alpha-aminoácidos, preferiblemente
DL-metionina, con los metales de transición zinc,
cromo, manganeso y hierro. La formación de complejos similares con
L-metionina se describe en la patente U.S. nº.
5.278.839. Las patentes U.S. n^{os}. 4.900.561.y 4.948.594
describen complejos de cobre de
\alpha-aminoácidos que contienen grupos
terminales amino. En las patentes U.S. n^{os}. 4.956.188 y
5.583.243 se describen complejos de cobre, manganeso, zinc y hierro
con ácidos \alpha-hidroxilcarboxílicos alifáticos.
Las patentes U.S. n^{os}. 4.670.269 y 4.678.854 describen
complejos de cobalto con un ácido polihidroxilcarboxílico tal como
ácido glucoheptanoico. En la patente U.S. nº. 5.061.815 se describen
complejos del aminoácido L-lisina con
oligoelementos. La eficacia de los compuestos descritos en estas
patentes ha sido demostrada por los datos aportados en algunas de
estas patentes y en numerosas publicaciones científicas e informes
técnicos.
Las patentes anteriores describen el uso de
aminoácidos o hidroxilácidos naturales o sintéticos puros. En la
patente U.S. nº. 5.698.724 el cesionario de la actual solicitud
describía la síntesis de complejos de elementos esenciales con
aminoácidos naturales obtenidos por hidrólisis de proteínas. Desde
que se expidió esta patente, un gran número de estudios de campo
han demostrado que los metales de estos complejos son más
biodisponibles que los metales de fuentes inorgánicas.
Los solicitantes, basándose en su experiencia
con complejos de metal-aminoácido según se ha
descrito en las referencias citadas antes, han concluido que los
complejos 1:1 de los metales Zn, Mn, Cu, Co, Fe son fuentes
nutritivas eficaces de los metales y más ventajosas que los
complejos 1:2. Estos complejos 1:1 existen como pares iónicos en
los que el metal-aminoácido comprende el catión. El
ion asociado (anión) lo proporciona un ácido mineral y es necesario
para equilibrar la carga sobre el catión. El requerimiento del anión
externo da por resultado productos en los que el contenido de metal
es limitado. El propósito de la presente invención es desarrollar
complejos de metal-aminoácido en los que el
aminoácido desempeña un doble papel. Actúa como ligando bidentado
para formar un complejo con el ion metálico, y el de ion asociado
para equilibrar la carga sobre el complejo catiónico. Esto permite
la preparación de complejos cristalinos estables que contienen
20-30% de metal. Los ácidos
\alpha-amino-dicarboxílicos
aspártico y glutámico son ejemplos de ligandos adecuados que
satisfacen estos requerimientos.
Una cuidadosa revisión de la literatura de
patente y la bibliografía científica reveló que algunas fuentes
hacen referencia a compuestos que contienen metales y ácido
aspártico o glutámico. Sin embargo, no siempre está claro qué
compuestos se están describiendo y cuál es la relevancia de esta
técnica anterior para el uso de estos complejos en nutrición
contemplado en esta invención. En 1966 se publicaron dos informes
científicos describiendo las estructuras cristalinas del glutamato
de cobre dihidratado y el glutamato de zinc dihidratado. En el
primer informe el glutamato de cobre dihidratado se obtuvo por
evaporación lenta de una solución de ácido glutámico y nitrato de
cobre (The Cristal Structure of Copper Glutamate Dihydrate,
Carlo M. Gramaccioli y Richard E. Marsh, Acta Cryst., 21, 594
(1966)). La estructura de los cristales verde azulados se determinó
por cristalografía de rayos X. Una publicación simultánea daba
cuenta de la estructura de los cristales de glutamato de zinc
dihidratado obtenidos por evaporación de una solución acuosa de
óxido de zinc en ácido glutámico. (The Cristal Structure of Zinc
Glutamate Dihydrate, Carlo M. Gramaccioli, Acta Cryst., 21, 600
(1966)).
Hay disponibles comercialmente varias sales del
ácido aspártico y del ácido glutámico de metales alcalinos tales
como sodio, potasio, calcio y magnesio. Hay en el comercio aspartato
magnésico que contiene 17-20% de magnesio y
aspartato cálcico que contiene 20% de calcio, y hay disponibles
análogamente las sales neutras que contienen un catión magnesio o
calcio neutralizadas con un anión dibásico del ácido aspártico. Hay
disponibles en el comercio sales ácidas de calcio y zinc que
contienen un catión dibásico y dos moléculas de los dos ácidos
dibásicos.
El aspartato magnésico está entre las sales
orgánicas de magnesio usadas para el tratamiento o profilaxis de
enfermedades autoinmunes en el texto y las reivindicaciones del
documento U.S. nº. 6.248.368 B1. Sin embargo, el pirofosfato
magnésico está señalado en particular como la sal magnésica
preferida de acuerdo con esta invención. En el documento U.S. nº.
6.218.192 B1 se describen un procedimiento y una composición para el
tratamiento del dolor de cabeza usando sales magnésicas. Aunque en
el texto se mencionan el aspartato magnésico y el hidrocloruro de
aspartato magnésico, la cuestión se enfoca en la administración de
sales magnésicas solubles en agua, específicamente sulfato
magnésico y cloruro magnésico. El documento U.S. nº. 6.210.690 B1
describe una composición emulsionada del tipo de agua en aceite
para uso en productos cosméticos para el cabello y la piel. Estas
composiciones se estabilizan con diferentes aditivos, incluidas
sales de aminoácidos. Aunque se incluyen el aspartato magnésico y
los glutamatos de magnesio y calcio entre las posibles sales de
aminoácidos del texto, en las reivindicaciones sólo se incluye el
glutamato sódico. En el documento U.S. nº. 6.169.118 B1 es describe
una mezcla saboreadora para disimular el desagradable sabor de los
compuestos de zinc. En el texto de esta patente, los inventores
mencionan el aspartato de zinc como uno de los ejemplos de
compuestos de zinc que se pueden beneficiar de las enseñanzas de la
invención.
Los textos de dos patentes afines dan cuenta de
que el hidrocloruro de aspartato magnésico se puede usar como uno
de los electrolitos en un suplemento antemortem nutriente
para animales (patentes U.S. n^{os}. 5.505.968 y 5.728.675). La
patente U.S. nº. 5.401.770 describe complejos de zinc de
\alpha-aminoácidos naturales como agentes
antipruríticos. En estos complejos, la relación molar de aminoácido
a zinc es de 2:1. En el documento U.S. nº. 6.242.009 B1 se describe
una composición microbiocida obtenida combinando en condiciones
ácidas cantidades equimolares de una sal metálica, un aminoácido y
un ácido inorgánico. Entre las sales metálicas que se indican están
las de plata, zinc, cobre, mercurio, cromo, manganeso, níquel,
cadmio, arsénico, cobalto, aluminio, plomo, selenio, platino, oro,
titanio, estaño o sus combinaciones. Asimismo, entre los aminoácidos
mencionados están los ácidos aspártico y glutámico. En la patente
U.S. nº. 5.409.905 se describe una producto para curar un resfriado
común que contiene un compuesto de zinc altamente ionizable. El
inventor afirma que complejos de zinc tales como citrato de zinc,
aspartato de zinc y quelatos de aminoácidos están unidos demasiado
íntimamente a pH 7 para liberar suficientes iones de zinc para ser
útiles y están fuera del alcance de la presente invención.
Varias patentes U.S. hacen referencia a sales
metálicas de los ácidos aspártico y glutámico junto con otras
investigaciones. La patente U.S. nº. 2.810.754 describe el uso del
complejo de glutamato de cobre como intermedio en la preparación de
glutamina a partir de ácido glutámico. En la patente U.S. nº.
2.849.468 se describe la recuperación de ácido glutámico de
soluciones que lo contienen por precipitación de sales glutamato de
zinc. La patente U.S. nº. 4.167.564 describe un procedimiento para
mejorar la estabilidad de complejos de
aminoácido-metal que contienen 2-16
moles del aminoácido por mol de metal por incorporación en la mezcla
de un sistema tampón que controla el pH del complejo y su medio
circundante. En la patente U.S. nº. 4.599.152 se describen quelatos
de aminoácido que consisten en un ion metálico quelatado a uno o
varios ligandos y que están sustancialmente exentos de radicales
aniónicos que no son hidroxilos y aniones de ácidos orgánicos
débiles. En la patente U.S. nº. 3.168.541 se describe un
procedimiento para la producción de monoglutamato ferroso haciendo
reaccionar una solución de una sal ferrosa con un material de ácido
glutámico. En la patente U.S. nº. 3,.911.117 se describe una dieta
mejorada para animales de pelo tales como visón. La dieta contiene
pescado de mar en bruto y un quelato de hierro férrico con un ácido
orgánico. Sin embargo, no se describe la naturaleza química exacta
del quelato de ion férrico con un ácido orgánico.
Dos patentes U.S. relacionadas describen una
composición para el tratamiento del cabello para mejorar el
suministro de aminoácidos al cabello y el cuero cabelludo por
formación de un "complejo en partículas de
metal-aminoácido"; los metales descritos en la
patente incluyen el zinc (patentes U.S. n^{os}. 5.911.978 y
6.228.353). El texto y las reivindicaciones mencionan 9
aminoácidos, incluido el ácido glutámico. Sin embargo, los ejemplos
de ambas patentes usan cisteína, un aminoácido sulfurado que
contiene dos grupos carboxilo y dos grupos amino. El complejo
formado con cisteína es muy diferente del formado entre zinc y ácido
glutámico. La patente U.S. nº. 5.348.749 describe el uso de
complejos de metal-aminoácido entre otras sustancias
para el tratamiento de trastornos de pánico. Las sales de zinc del
ácido glutámico que contienen dos moléculas del aminoácido por un
ion zinc están entre los compuestos descritos en esta patente.
Ninguna de las referencias descritas en lo que
antecede tiene una descripción específica de complejos neutros de
ácidos dicarboxílicos tales como aspártico y glutámico en los que el
aminoácido desempeña un doble papel como ligando bidentado que
forma un complejo con el ion del oligometal y como ion asociado para
equilibrar la carga del complejo catiónico. Por tanto, es objeto
principal de esta invención proporcionar tales complejos neutros en
una forma estable que proporcione 20-30% en peso de
metal.
Otro objetivo es proporcionar suplementos
nutritivos para la alimentación de animales/aves que contienen estos
complejos neutros.
Otro objetivo más es proporcionar un
procedimiento para aportar un suplemento nutritivo a animales y aves
que proporcione oligominerales biodisponibles y aminoácidos sin
riesgo significativo de contaminación alguno.
Aún es otro objetivo más proporcionar un
procedimiento eficaz y económico para preparar los complejos de esta
invención.
El procedimiento y la manera de alcanzar estos y
otros objetivos se apreciarán a la vista de la descripción
siguiente.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta invención se refiere al desarrollo de
nuevos complejos de metal y aminoácido que son más eficaces para
satisfacer las necesidades dietéticas de animales y seres humanos
que las fuentes de metales actualmente disponibles. Los metales de
estos complejos son más biodisponibles que los de las formas
inorgánicas. Estos complejos tienen potencial comercial porque son
estables y se pueden obtener por procedimientos prácticos a un coste
razonable sin riesgo de contaminación ambiental.
Los compuestos descritos en esta invención son
complejos neutros de uno de los oligoelementos esenciales tales
como cobre, manganeso y zinc con
\alpha-aminoácidos dicarboxílicos tales como ácido
glutámico y ácido aspártico. El ligando aminoácido se selecciona
para que desempeñe un doble papel, como ligando bidentado que forma
un complejo con el ion metálico, y como ion asociado para
equilibrar la carga del complejo catiónico de metal y el resto
aminocarboxílico.
\vskip1.000000\baselineskip
Está bien establecido que los metales esenciales
son más biodisponibles si están como complejos de aminoácidos que
si están como formas inorgánicas metálicas. La mayoría de los
complejos de metales esenciales-aminoácidos se
pueden clasificar en uno de dos grupos principales sobre la base de
la relación de metal a aminoácido en el complejo. El primer grupo
es el de complejos en los que la relación de metal esencial a
aminoácido es de 1:1. Usualmente, estos complejos existen como
pares iónicos en los que el catión está compuesto por el complejo
de metal-aminoácido y el anión es el de un ácido
mineral tal como sulfúrico o clorhídrico. Usualmente estos
complejos son fácilmente solubles y tienen una gran
biodisponibilidad. Un inconveniente de estos complejos es que son
higroscópicos. Los complejos en forma seca sin vehículo son de
difícil manipulación y absorben humedad durante el transporte,
almacenamiento y mezcla con otros ingredientes alimenticios. Por
tanto, estos complejos usualmente están disponibles mezclados con
vehículos adecuados para mejorar sus propiedades físicas. Esto da
por resultado un producto que tiene un contenido limitado de metal,
con frecuencia de 10 a 15%. El segundo grupo de complejos de
metal-aminoácido es el de los que tienen una
relación de metal a aminoácido de 1:2. Los compuestos de este grupo
usualmente son escasamente solubles en agua. Frecuentemente se
presentan como polvos estables con buenas propiedades físicas para
mezclarlos con otros ingredientes. Entre algunos inconvenientes de
este grupo está incluido el coste, esto es, contienen una fracción
relativamente alta de su peso en forma de los usualmente caros
aminoácidos. Otro inconveniente es que el contenido de metal es bajo
y está limitado por el peso molecular del aminoácido. Un tercer y
más significativo inconveniente es que estos complejos, para que
actúen como fuente del metal biodisponible, deben disolverse en los
ácidos del tracto intestinal. En las condiciones ácidas del sitio
de absorción, los complejos se reequilibran en solución dando
complejos 1:1 y aminoácidos libres. Por tanto, los complejos de
metal-aminoácido 1:2 actúan como pronutrientes
costosos y usualmente menos eficaces que los complejos 1:1.
En la presente invención se describen nuevos
complejos de metal-aminoácido que retienen las
características favorables de los complejos 1:1 y 1:2 anteriormente
conocidos y que no tienen sus inconvenientes. Estos nuevos
complejos son más eficaces en cuanto a satisfacer las necesidades
dietéticas de animales y seres humanos que las fuentes de metales
actualmente disponibles. Los metales esenciales de estos complejos
son más biodisponibles que los de las fuentes inorgánicas y de
otros complejos orgánicos de oligometales actualmente asequibles.
Estos complejos tienen un potencial comercial porque son estables y
se pueden obtener por procedimientos prácticos a un coste
razonable.
\global\parskip0.900000\baselineskip
Los complejos neutros de esta invención son
complejos neutros de uno de los oligoelementos esenciales con
\alpha-aminoácidos dicarboxílicos. El ligando
aminoácido se selecciona para desempeñar un doble papel, como
ligando bidentado que forma un complejo 1:1 con el ion del metal y
como ion asociado para equilibrar la carga en el complejo catiónico
del metal y el resto aminocarboxilo. Al igual que los actualmente
conocidos y populares complejos 1:1, los nuevos complejos se
suministran como complejos 1:1 que son las especies predominantes al
pH del sitio de absorción del tracto gastrointestinal. Pero a
diferencia de otros complejos 1:1, los nuevos complejos tienen
excelentes propiedades físicas de manera que se pueden transportar,
almacenar y añadir a los alimentos en forma exenta de vehículo,
teniendo un contenido de metal relativamente alto. Cuando se
comparan con los complejos 1:2, los nuevos complejos comparten sus
excelentes propiedades físicas. Sin embargo, los nuevos complejos
tienen la ventaja de que se suministran en la forma que será
predominante al pH del sitio de absorción sin necesidad de una
molécula adicional de aminoácido que no participará en la
asimilación del metal. Por tanto, los nuevos complejos se pueden
obtener con un contenido metálico más alto que los correspondientes
complejos 1:2.
En resumen, los nuevos complejos descritos en
esta invención tienen las siguientes ventajas sobre los complejos
de metal-aminoácido actualmente disponibles:
- (1)
- Los oligoelementos esenciales de los nuevos complejos son más biodisponibles.
- (2)
- El contenido de metal de los complejos es más alto.
- (3)
- Los nuevos complejos tienen excelentes propiedades físicas que hacen que la fabricación, transporte, almacenamiento y mezcla con la alimentación sean más fáciles.
- (4)
- Los nuevos complejos son más estables.
- (5)
- Los nuevos complejos se pueden obtener por procedimientos prácticos a un coste menor.
Son oligometales adecuados: zinc, cobre,
manganeso, hierro, cobalto, níquel, vanadio y molibdeno. Los
elementos preferidos son: zinc, cobre y manganeso.
Los aminoácidos dicarboxílicos útiles son:
aspártico, glutámico,
2-amino-1,6-dicarboxihexanoico.
2-amino-1,7-dicarboxiheptanoico
y
2-amino-1,8-dicarboxioctanoico.
Los productos se pueden usar sin vehículo o con
vehículo. Entre los vehículos adecuados están incluidos:
hidrogenofosfato cálcico, carbonato cálcico, sílice, mazorca de
maíz molida y azúcar en polvo, y mezclas de cualquiera de ellos.
Los complejos de
metal-aminoácido descritos en esta invención se
pueden preparar por una variedad de procedimientos. La mayoría de
estos procedimientos implica la reacción del aminoácido directamente
con un óxido metálico o indirectamente formando primeramente la sal
disódica, a lo que sigue la reacción con una sal metálica. El uso
del ácido L-glutámico o el ácido
L-aspártico tiene varias desventajas, entre ellas
coste relativamente alto, disponibilidad relativamente baja y poca
solubilidad en agua.
Se intentó la preparación de los complejos
metálicos por reacción de aminoácidos con óxido del metal. Debido a
la baja solubilidad de los aminoácidos, se mezcló una suspensión del
ácido en agua con el óxido del metal insoluble en agua para obtener
los complejos metálicos poco solubles en agua. Esto dio por
resultado un producto contaminado que requirió una extensa
cristalización. Este enfoque se abandonó por tener poco valor
práctico. Alternativamente, el aminoácido se disolvió en una
solución de hidróxido sódico (u otra base tal como hidróxido
potásico) para formar la sal disódica del aminoácido. La solución se
trató luego con el óxido del metal o la sal del metal para que
resultara el complejo de metal-aminoácido. Este
enfoque dio productos de una calidad inconsistente. Cuando se usó
el óxido del metal, la calidad del producto era inconsistente y
contenía cantidades variables de contaminación con el óxido de
metal sin reaccionar. Cuando es usó la sal del metal, se tenían que
controlar cuidadosamente las condiciones de reacción para evitar la
precipitación de los hidróxidos del metal.
Se desarrolló un procedimiento práctico para la
preparación de complejos de metal-aminoácido a gran
escala a un coste razonable. Este procedimiento implica mezclar la
solución del glutamato monosódico fácilmente soluble en agua con
una solución de una sal de metal soluble en agua. El pH de esta
solución se ajusta añadiendo cuidadosamente una solución de un
equivalente molar de una base. Esto da por resultado la formación de
cristales del complejo de metal-aminoácido La
naturaleza física de los cristales se puede controlar con dos
factores, la concentración de reactivo en la mezcla resultante y la
velocidad de enfriamiento de la mezcla de reacción después de añadir
la base. Cuando la concentración de reactivos era alta o cuando la
mezcla de reacción se enfrió rápidamente, se formaron cristales
pequeños. Se debía ajustar el pH a neutro añadiendo la base
lentamente y agitando para evitar la formulación de zonas de pH
alto con formación de hidróxidos metálicos insolubles perdurables.
El enfriamiento rápido se puede hacer usando un baño de
agua-hielo para enfriar a 20ºC, usualmente en una
hora o menos, dependiendo el tamaño del lote. Cuando
la concentración de reactivos es baja, se formaban cristales grandes. Entre las ventajas de este procedimiento figuran:
la concentración de reactivos es baja, se formaban cristales grandes. Entre las ventajas de este procedimiento figuran:
- (1)
- El glutamato monosódico es asequible fácilmente en el comercio a un coste razonable. El coste es significativamente más bajo que el del ácido L-glutámico. El ácido L-glutámico cuesta casi 2,5 veces el glutamato monosódico.
\global\parskip1.000000\baselineskip
- (2)
- El glutamato monosódico es fácilmente soluble en agua y su solución es ligeramente ácida. Mezclando una solución de glutamato monosódico con una solución de una sal de metal no se forman hidróxidos metálicos insolubles.
- (3)
- El coste de producción global es más bajo porque sólo se requiere la mitad de la cantidad de una base para el ajuste final del pH y la formación del producto deseado, y
- (4)
- El producto obtenido por este procedimiento es consistentemente de una calidad más alta que la del obtenido usando ácido L-glutámico como material de partida.
En resumen, el procedimiento práctico y
económico descrito en esta invención para preparar los nuevos
complejos de metal-aminoácido tiene varias
ventajas, estando entre ellas
- (a)
- Menor coste; los complejos se pueden obtener a un coste menor porque el coste del ingrediente principal (aminoácido) es más bajo y se usa una menor cantidad de la base.
- (b)
- Más alto rendimiento de producto. Usualmente el 90-95% del producto cristaliza de la solución. Una ulterior concentración del material sobrenadante proporciona cristales adicionales. Alternativamente, el material sobrenadante se usa como disolvente en la preparación de otros lotes de producto.
- (c)
- Mejor calidad del producto. El hecho de que tanto el aminoácido como el metal se pueden mezclar en la solución a pH neutro a ligeramente ácido previene la formación de hidróxidos metálicos insoluble, y
- (d)
- Mayor consistencia. Las condiciones de reacción se pueden controlar fácilmente, lo que da por resultado un producto más consistente y un proceso más simple.
Los ejemplos siguientes se ofrecen para ilustrar
los procedimientos prácticos para obtener estos complejos, sus
propiedades físicas y químicas y su uso como fuente de
oligoelementos en nutrición animal.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
1
Se añadió ácido glutámico (148,65 g, 1,0 mol) a
una solución de hidróxido sódico (81,07 g, 2,0 mol) en 500 ml de
agua destilada. La mezcla se calentó con agitación vigorosa hasta
que se disolvieron todos los sólidos. A esta solución transparente
se añadió lentamente una solución de cloruro de zinc (149,936 g, 1,1
mol) calentando y agitando continuamente. Se empezó a formar un
precipitado cristalino. Se dejó de calentar y se continuó agitando
hasta que la mezcla alcanzó la temperatura ambiente. La mezcla se
almacenó a 5ºC durante 18 horas. Los cristales se separaron por
filtración y se lavaron con dos porciones de 100 ml de agua fría. El
precipitado se secó a 75-80ºC durante 8 horas.
FTIR en un pélet de bromuro potásico: Picos de
absorción @ aprox. 3309,6 (m), 3255,6 (m), 3178,5 (w), 2962,5 (w),
1620,1 (vs), 1566,1 (vs), 1415,7 (s), 1334,6 (s), 1284,5 (m), 1114,8
(m) y 609,5 (m) cm^{-1}. (w, débil; m, medio; s, fuerte y vs, muy
fuerte).
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
2
Se añadió glutamato monosódico monohidratado
(748,545 g, 4,0 mol) a 700 ml de agua destilada y la mezcla se
calentó con agitación vigorosa hasta que se disolvieron todos los
sólidos. A esta solución transparente se añadió lentamente una
solución de cloruro de zinc (556,257 g, 4,0 mol) mientras que se
agitaba y calentaba continuamente. Se añadió lentamente una
solución de hidróxido sódico (162,105 g, 4,0 mol) en 400 ml de agua
destilada agitando continuamente. Se empezó a formar un precipitado
cristalino. Se paró el calentamiento y la mezcla se puso en un baño
de hielo-agua. Se continuó agitando hasta que la
mezcla alcanzó la temperatura ambiente. La mezcla se almacenó a 5ºC
durante 18 horas. Se filtraron los cristales y se lavaron con dos
porciones de 100 ml de agua fría. El precipitado se secó a
75-890ºC durante 8 horas.
FTIR en un pélet de bromuro potásico: picos de
absorción @ a aprox. 3328,9 (m), 3253,7 (m), 2923,9 (w), 1616,2
(vs), 1562,2 (vs), 1409,9 (s), 1330,8 (m), 1271,0 (m), 1103,2 (m) y
572,8 (m) cm-^{1}. (w, débil; m, medio; s, fuerte
y vs, muy fuerte).
Ejemplo
3
Se añadió ácido glutámico (148,641 g, 1,0 mol) a
una solución de hidróxido sódico (81,079 g, 2,0 mol) en 500 ml de
agua destilada. La mezcla se calentó con agitación vigorosa hasta
que se disolvieron todos los sólidos. A esta solución transparente
se añadió lentamente una solución de cloruro de cobre (170,498 g,
1,0 mol) calentando y agitando continuamente. Se empezó a formar un
precipitado cristalino. Se dejó de calentar y se continuó agitando
hasta que la mezcla alcanzó la temperatura ambiente. La mezcla se
almacenó a 5ºC durante 18 horas. Los cristales se separaron por
filtración y se lavaron con dos porciones de 50 ml de agua fría. El
precipitado se secó a 75-80ºC durante 8 horas.
FTIR en un pélet de bromuro potásico: picos de
absorción @ a aprox. 3317,3 (m), 3224,8 (m), 2931,6 (w), 1627,8
(vs), 1573,8 (vs), 1407,9 (s), 1353,9 (w), 1326,9 (w), 1265,2 (m),
1134,1 (m) y 759,9 (m) cm-^{1}. (w, débil; m,
medio; s, fuerte y vs, muy fuerte).
Ejemplo
4
Se añadió glutamato monosódico monohidratado
(187,140 g, 1,0 mol) a 200 ml de agua destilada y la mezcla se
calentó con agitación vigorosa hasta que se disolvieron todos los
sólidos. A esta solución transparente se añadió lentamente una
solución de cloruro de cobre dihidratado (172,283 g, 1,0 mol) en 200
ml de agua destilada calentando y agitando continuamente. Se añadió
lentamente una solución fría de hidróxido sódico (40,509 g, 1,0 mol)
en
100 ml de agua destilada agitando continuamente. La mezcla se puso en un baño de hielo-agua y se continuó agitando. Se empezó a formar un precipitado cristalino azul. La mezcla se almacenó a 5ºC durante 18 horas. Se filtraron los cristales y se lavaron con dos porciones de 50 ml de agua fría. El precipitado se secó a 75-890ºC durante 8 horas.
100 ml de agua destilada agitando continuamente. La mezcla se puso en un baño de hielo-agua y se continuó agitando. Se empezó a formar un precipitado cristalino azul. La mezcla se almacenó a 5ºC durante 18 horas. Se filtraron los cristales y se lavaron con dos porciones de 50 ml de agua fría. El precipitado se secó a 75-890ºC durante 8 horas.
FTIR en un pélet de bromuro potásico: picos de
absorción @ a aprox. 3313,5 (s), 3219,0 (s), 1625,9 (vs), 1573,8
(vs), 1456,2 (w), 1406,0 (s), 1394,4 (s), 1355,9 (m), 1267,1 (m),
1132,1 (m) y 758,0 (m) cm-^{1}. (w, débil; m,
medio; s, fuerte y vs, muy fuerte).
Ejemplo
5
Se añadió glutamato monosódico monohidratado
(748,522 g, 4,0 mol) a 700 ml de agua destilada y la mezcla se
agitó vigorosamente hasta que se disolvieron todos los sólidos. A
esta solución transparente se añadió lentamente una solución de
sulfato de cobre pentahidratado (1019,135 g, 4,0 mol) en 900 ml de
agua calentando y agitando continuamente. Se añadió lentamente una
solución fría de hidróxido sódico (162,101 g, 4,0 mol) en 400 ml de
agua destilada mientras que se agitaba continuamente. Se produjo una
vigorosa reacción y se empezó a formar un precipitado cristalino
verde. La mezcla se puso en un baño de agua-hielo y
se continuó agitando. La mezcla se almacenó a 5ºC durante 18 horas.
Los cristales se separaron por filtración y el precipitado se secó a
75-80ºC durante 8 horas.
El producto se dividió en dos porciones y cada
una se mezcló con 400 ml de agua. La mezcla se agitó y se calentó y
luego se filtró... El precipitado se lavó con dos porciones de 100
ml de agua. El precipitado se secó a 78-80ºC
durante 8 horas.
Parece que el producto es una mezcla de
glutamato de cobre dihidratado y glutamato de cobre anhidro. La
recuperación de cobre en la etapa de purificación es de 99,67%.
FTIR en un pélet de bromuro potásico: picos de
absorción @ a aprox. 3313,5 (s), 3228,6 (s), 1629,7 (vs), 1573,8
(vs), 1456,2 (w), 1406,0 (s), 1388,7 (s), 1263,3 (m), 1132,1 (m) y
758,0 (m) cm-^{1}. (w, débil; m, medio; s, fuerte
y vs, muy fuerte).
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
6
Se añadió ácido glutámico (148,672 g, 1,0 mol) a
una solución de hidróxido sódico (81,049 g, 2,0 mol) en
500 ml de agua destilada. La mezcla se calentó con agitación vigorosa hasta que se disolvieron todos los sólidos. A esta solución transparente se añadió lentamente una solución de cloruro de manganeso tetrahidratado (197,932 g, 1,0 mol) en 300 ml de agua calentando y agitando continuamente. Se empezó a formar un precipitado cristalino al cabo de unos pocos minutos. Se dejó de calentar y se continuó agitando hasta que la mezcla alcanzó la temperatura ambiente. La mezcla se almacenó a 5ºC durante 24 horas. Los cristales se separaron por filtración y se lavaron con dos porciones de 50 ml de agua fría. El precipitado se secó a 75-80ºC durante 8 horas.
500 ml de agua destilada. La mezcla se calentó con agitación vigorosa hasta que se disolvieron todos los sólidos. A esta solución transparente se añadió lentamente una solución de cloruro de manganeso tetrahidratado (197,932 g, 1,0 mol) en 300 ml de agua calentando y agitando continuamente. Se empezó a formar un precipitado cristalino al cabo de unos pocos minutos. Se dejó de calentar y se continuó agitando hasta que la mezcla alcanzó la temperatura ambiente. La mezcla se almacenó a 5ºC durante 24 horas. Los cristales se separaron por filtración y se lavaron con dos porciones de 50 ml de agua fría. El precipitado se secó a 75-80ºC durante 8 horas.
\newpage
FTIR en un pélet de bromuro potásico: picos de
absorción @ a aprox. 3332,8 (s), 3251,8 (m), 2912,3 (w), 1608,5
(vs), 1546,8 (vs), 1419,5 (s), 1361,7 (w), 1330,8 (w), 1276,8 (w),
1087,8 (s) y 783,0 (m) cm-^{1}. (w, débil; m,
medio; s, fuerte y vs, muy fuerte).
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
7
Se añadió glutamato monosódico monohidratado
(748,536 g, 4,0 mol) a 700 ml de agua destilada y la mezcla se
agitó vigorosamente hasta que se disolvieron todos los sólidos. A
esta solución transparente se añadió lentamente una solución de
cloruro de manganeso tetrahidratado (807,815 g, 4,0 mol) en 700 ml
de agua calentando y agitando continuamente. Se añadió lentamente
una solución fría de hidróxido sódico (162,082 g, 4,0 mol) en 400 ml
de agua destilada mientras que se agitaba continuamente. Se empezó
a formar un voluminoso precipitado cristalino castaño claro. La
mezcla se puso en un baño de agua-hielo y se
continuó agitando. La mezcla se almacenó a 5ºC durante 18 horas.
Los cristales se separaron por filtración y el precipitado se secó a
75-80ºC durante 8 horas.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
El producto se dividió en dos porciones y cada
una se mezcló con 400 ml de agua. La mezcla se agitó y se calentó y
luego se filtró. El precipitado se lavó dos porciones de 100 ml de
agua. El precipitado es secó a 78-80ºC durante 8
horas.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Parece que el producto es una mezcla de
glutamato de manganeso dihidratado y glutamato de manganeso anhidro.
La recuperación de manganeso en la etapa de purificación es de
98,43%.
FTIR en un pélet de bromuro potásico: picos de
absorción @ a aprox. 3338,6 (s), 3244,0 (s), 2906,5 (m), 1604,7
(vs), 1544,9 (vs), 1440,7 (s), 1326,9 (s), 1274,9 (s), 1085,8 (s),
765,7 (s) y 559,3 (s) cm-^{1}. (w, débil; m,
medio; s, fuerte y vs, muy fuerte).
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
8
Se añadió ácido aspártico (135,825 g, 1,0 mol) a
una solución de hidróxido sódico (81,043 g, 2,0 mol) en 300 ml de
agua destilada. La mezcla se calentó con agitación vigorosa hasta
que se disolvieron todos los sólidos. A esta solución transparente
se añadió lentamente una solución de cloruro de zinc (152,967 g, 1,1
mol) en 200 ml de agua calentando y agitando continuamente. Se
empezó a formar un precipitado cristalino. Se dejó de calentar y se
continuó agitando hasta que la mezcla alcanzó la temperatura
ambiente. La mezcla se almacenó a 5ºC durante 18 horas. Los
cristales se separaron por filtración y se lavaron con dos porciones
de 100 ml de agua fría. El precipitado se secó a
75-80ºC durante 8 horas.
FTIR en un pélet de bromuro potásico: picos de
absorción @ a aprox. 3423,4 (m), 3257,5 (m), 2929,7 (w), 1602,7
(vs), 1577,7 (vs), 1438,8 (s), 1396,4 (m), 1224,7 (w), 1184,2 (m) y
690,5 (w) cm-^{1}. (w, débil; m, medio; s, fuerte
y vs, muy fuerte).
Se dejó que el filtrado se evaporara lentamente
obteniéndose varias cosechas de cristales del producto.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
9
En este estudio se usaron pollos macho
comerciales. El ensayo empezó el día 4 después de nacer y terminó el
día 18. Se usaron doscientos ochenta y ocho (288) en un diseño
totalmente aleatorio de 8 tratamientos en 6 sextuplicados de 6
pollos cada uno. Los tratamientos fueron Dieta Básica, Dieta Básica
+ 15 ppm de zinc de sulfato de zinc, Dieta Básica + 30 ppm de zinc
de sulfato de zinc, Dieta Básica + 45 ppm de zinc de sulfato de
zinc, Dieta Básica + 15 ppm aspartato de zinc, Dieta Básica + 30 ppm
de aspartato de zinc, Dieta Básica + 15 ppm de zinc de glutamato de
zinc, Dieta Básica + 30 ppm de glutamato de zinc. La Dieta Básica no
contenía un aditivo fuente de zinc, pero se encontró por análisis
que contenía 42,73 ppm de zinc. A los tratamientos dietéticos se
añadió sulfato de zinc, aspartato de zinc y glutamato de zinc como
premezcla al 1%.
Para cada tratamiento se determinó el consumo
diario de alimento y la ganancia diaria de peso. El comportamiento
de crecimiento se analizó como diseño completamente al azar. Como
unidad experimental sirvieron pequeños gallineros (6 pollos cada
uno). Para determinar diferencias en los medios de tratamiento se
usaron planteamientos de contrastes lineales y cuadráticos
apropiados para tratamientos igualmente distanciados. Se usaron
regresiones lineales múltiples usando el ensayo de
relación-pendiente para comparar las eficacias de
productos ensayados y calcular la biodisponibilidad del aspartato
de zinc y el glutamato de zinc relativamente al sulfato de zinc
(RBV). Las biodisponobilidades relativas calculadas del aspartato de
zinc y el glutamato de zinc se resumen en la Tabla 1.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
De los datos anteriores se deduce que la
invención consigue los objetivos enumerados. Los datos evidencian
la estabilidad de los complejos, la conveniencia de un procesamiento
fácil comparativamente con los complejos 1:1 higroscópicos y su
eficacia cuando se aportan a los alimentos para pollos.
Los complejos descritos en esta invención son
más eficaces para satisfacer las necesidades dietéticas de los
animales y los seres humanos que las fuentes de metales actualmente
disponibles. Esto se atribuye a la mayor biodisponibilidad del
metal de estos complejos. Una demostración de la mayor
biodisponibilidad de los complejos de zinc en comparación con el
sulfato de zinc en pollos la da el Ejemplo 9. Otros estudios han
dado respuestas similares que confirman la utilidad práctica de la
invención. La Tabla 2 recoge las cantidades para alimentación
recomendadas de estos complejos en diferentes especies animales.
Debe subrayarse que estas cantidades para alimentación están
basadas en normas industriales en general y que pueden modificarse
para satisfacer necesidades específicas de los animales en
cuestión, la composición de la dieta y las concentraciones del metal
de otras fuentes de la dieta.
Como directriz general más allá de la Tabla 2,
el intervalo general de cantidades a suministrar en la alimentación
de los glutamatos de zinc, manganeso y cobre deben ser los
siguientes:
- (1)
- el glutamato de zinc se debe suministrar a razón de 110-1100 ppm de glutamato de zinc, equivalentes a 30-300 ppm de zinc dependiendo de la especie animal. El nivel preferido es de 50-300 ppm de glutamato de zinc,
- (2)
- el glutamato de manganeso se debe suministrar a razón de 20-770 ppm de glutamato de manganeso equivalentes, a 5-180 ppm de manganeso dependiendo de la especie animal. El nivel preferido es de 40-210 ppm de glutamato de manganeso,
- (3)
- el glutamato de cobre se debe suministrar a razón de 20-190 ppm de glutamato de cobre, equivalentes a 5-50 ppm de cobre dependiendo de la especie animal. El nivel preferido es de 40-110 ppm de glutamato de cobre.
Claims (13)
1. Un complejo neutro 1:1 de un oligoelemento y
un alfa-aminoácido dicarboxílico, en el que el
mencionado oligoelemento se selecciona entre el grupo constituido
por zinc, cobre, manganeso, hierro, cobalto, níquel, vanadio y
molibdeno.
2. Un complejo neutro de la reivindicación 1, en
el que el oligoelemento se selecciona entre el grupo constituido
por zinc, cobre y manganeso.
3. Un complejo neutro de la reivindicación 1, en
el que el alfa-aminoácido dicarboxílico se
selecciona entre el grupo constituido por ácido aspártico, ácido
glutámico, ácido
2-amino-1,6-dicarboxihexanoico,
ácido
2-amino-1,7-dicarboxiheptanoico
y
2-amino-1,8-dicarboxioctanoico.
4. Un complejo neutro de la reivindicación 1, en
el que el diácido se selecciona entre el grupo constituido por
ácido aspártico y ácido glutámico.
5. Un complejo neutro de la reivindicación 1
combinado con un vehículo adecuado para alimentación animal
seleccionado entre el grupo constituido por hidrogenofosfato
cálcico, carbonato cálcico, sílice, mazorca de maíz molida y azúcar
en polvo, o una mezcla de cualquiera de los anteriores.
6. Un complejo neutro 1:1 de un oligoelemento
seleccionado entre el grupo constituido por zinc, cobre y manganeso
y un alfa-aminoácido seleccionado entre el grupo
constituido por ácido aspártico y ácido glutámico.
7. Un complejo neutro de la reivindicación 6, en
el que el oligoelemento se selecciona entre el grupo constituido
por zinc, cobre y manganeso y el alfa-aminoácido es
ácido aspártico.
8. Un complejo neutro de la reivindicación 6, en
el que el oligoelemento se selecciona entre el grupo constituido
por zinc, cobre y manganeso y el alfa-aminoácido es
ácido glutámico.
9. Un complejo neutro de la reivindicación 7
combinado con un vehículo adecuado para alimentación animal
seleccionado entre el grupo constituido por hidrogenofosfato
cálcico, carbonato cálcico, sílice, mazorca de maíz molida y azúcar
en polvo, o una mezcla de cualquiera de los anteriores.
10. Un complejo neutro de la reivindicación 8
combinado con un vehículo adecuado para alimentación animal
seleccionado entre el grupo constituido por hidrogenofosfato
cálcico, carbonato cálcico, sílice, mazorca de maíz molida y azúcar
en polvo, o una mezcla de cualquiera de los anteriores.
11. Un procedimiento para suministrar un
suplemento nutritivo a animales, que comprende: suministrar a un
animal en el alimento una cantidad eficaz pequeña pero nutritiva de
un complejo neutro 1:1 de un oligoelemento seleccionado entre el
grupo constituido por zinc, cobre, manganeso, hierro, cobalto,
níquel, vanadio y molibdeno y un alfa-aminoácido
dicarboxílico.
12. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que el animal es un animal de un ganado domesticado o una
ave.
13. Un procedimiento para preparar un complejo
neutro 1:1 de oligoelementos y un alfa-aminoácido
dicarboxílico, que comprende: mezclar un ácido dicarboxílico
monobásico y aminoácido soluble en agua en agua con una sal
metálica soluble en agua del oligoelemento en forma de sal,
oligoelemento que se selecciona entre el grupo constituido por
zinc, cobre, manganeso, hierro, cobalto, níquel, vanadio y
molibdeno; ajustar el pH a neutralidad de manera que se evite la
formación de dióxidos metálicos insolubles; y enfriar rápidamente
los reactivos para formar pequeños cristales de los complejos
neutros.
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