ES2347911T3 - Método para producir leche o productos lácteos con alto contenido de melatonina. - Google Patents

Abstract

Método para producir leche con mayor contenido de melatonina o productos lácteos a partir de la misma, en que el ritmo diario de uno o más mamíferos hembra se divide entre una fase diurna bajo un primer régimen de iluminación con una parte de luz azul y una fase nocturna bajo un segundo régimen de iluminación, y el o los animales se ordeñan, como mínimo, una vez durante la fase nocturna para obtener leche con mayor contenido de melatonina, caracterizado porque para el régimen de iluminación durante la fase nocturna se usa al menos una fuente lumínica que emite luz en el intervalo de longitud de onda de 500 nm o más y esencialmente ninguna luz en el intervalo de longitud de onda inferior a 500 nm.

Description

El método se refiere a un proceso para producir leche con alto contenido de melatonina y a productos lácteos que se pueden obtener de la misma.

El producto principal secretado por la epífisis o glándula pineal es la indolamina melatonina, descubierta en 1958 por Lerner, la cual se forma a partir del aminoácido triptófano a través de la serotonina. En los años siguientes se estudiaron los efectos de la melatonina. La administración oral de melatonina permitió lograr efectos positivos, por lo cual se han desarrollado muchas posibilidades de aplicación en la medicina humana y en el campo de los suplementos nutritivos. Para ello, sin embargo, hay que emplear melatonina de origen farmacéutico, porque hasta la fecha no se disponía de melatonina procedente de fuentes naturales en cantidad suficiente.

La melatonina es un derivado hidrófilo de aminoácido. En el cuerpo actúa como hormona y antioxidante. Desde entonces se han descubierto numerosas funciones neurobiológicas en el hombre, p.ej. como “agente antienvejecimiento”, captación de radicales, regulación del ritmo circadiano e inducción endógena del sueño, y también una influencia en la reproducción, en el sistema inmunitario, en la temperatura corporal y en la actividad cerebral. En el hombre y asimismo en los mamíferos la hormona melatonina es distribuida por la glándula pineal. Durante la síntesis el aminoácido triptófano se descarboxila

y se hidroxila. De la serotonina resultante se obtiene la melatonina (= N-acetil-5-metoxitriptamina) por N-acetilación y metilación.

El uso de leche enriquecida con melatonina, o de productos lácteos derivados de ella, contra el progresivo descenso del nivel de melatonina debido a la edad sería p.ej. una idea lógica desde el punto de vista científico. En el hombre joven (20-30 años) el nivel de melatonina en sangre es aproximadamente de 20 hasta 70 pg/ml. Por la noche sube aproximadamente a 125 pg/ml. Este margen de concentración sería el alcanzable tras el consumo de leche o leche en polvo. Sin embargo en la ingestión oral la melatonina es sometida a un mecanismo de primer paso relativamente elevado, es decir, aproximadamente el 30% es directamente metabolizado y eliminado por el hígado y por lo tanto no aparece como nivel efectivo en sangre. Así pues, habría que suministrar oralmente una cantidad aumentada en un 30% para llegar a la concentración deseada.

Hasta hoy la melatonina procedente de fuentes naturales solo está disponible con limitaciones. Hasta la fecha se han encontrado concentraciones mínimas en unas pocas clases de plantas, pero no hay ningún método de obtención sistemática ni ningún depósito natural para conservar alimentos ricos en melatonina. Hasta ahora no se han publicado estudios o investigaciones sobre la eficacia médica y la disponibilidad biológica de la melatonina producida naturalmente. Tampoco se ha estudiado bastante hasta la fecha en qué medida difieren la melatonina producida farmacéuticamente y la obtenida natural

mente, en cuanto a su acción y disponibilidad biológica.

Es sabido que en el plasma sanguíneo de hombres y mamíferos hay trazas de melatonina y que se reproduce continuamente. Sin embargo la melatonina ligada al plasma sanguíneo no es adecuada para usar en medicina humana ni como nutriente

o suplemento nutritivo.

En cambio, para obtener melatonina natural, hay un alimento apropiado que se produce con ayuda de la sangre en el cuerpo de diversos mamíferos y es universalmente conocido: la leche. En este caso la melatonina va ligada sobre todo a la lactoalbúmina.

Para el hombre es sabido que el cambio de radiación lumínica tiene una importancia relacionada con el control de la conducta horaria y estacional. Los ciclos de claridad/oscuridad regulan muchos comportamientos humanos, incluyendo la depresión invernal, los ritmos de sueño/vigilia, la temperatura corporal, las actividades cerebrales, la vigilia subjetiva y la capacidad de rendimiento. Estas influencias, conocidas en el hombre, también son ampliamente válidas para los animales mamíferos.

Todos los animales están adaptados a la alternancia rítmica de día y noche. Los llamados relojes internos regulan todas las funciones vitales importantes, como el metabolismo, la temperatura corporal, el sistema hormonal e inmunitario, y el comportamiento durante el cambio circadiano. Sin embargo el ritmo de 24 horas de este marcapasos interno no es regulado por informaciones temporales externas. El llamado sistema circadiano también funciona en ausencia de factores externos,

pero no corresponde exactamente a un día. La expresión circa

diano deriva de las palabras latinas “circa” (aproximadamente) y “dies” (día).

La sincronización del marcapasos interno con el ritmo externo día-noche tiene lugar mediante indicadores de tiempo, estímulos exteriores, que facilitan al cuerpo informaciones sobre la hora. El indicador de tiempo más importante para los mamíferos es la luz, pero otros factores como la temperatura, la actividad y la interacción social también pueden desplazar el ritmo circadiano. Hay muchos indicios de que en los mamíferos el sistema circadiano solo puede sincronizarse exclusivamente por la luz a través de la retina, de manera que las informaciones sobre las condiciones lumínicas solo se reciben básicamente mediante fotorreceptores retinianos.

Los métodos usuales de custodia para animales mamíferos lactantes prevén que los animales puedan moverse y buscar libremente tanto de día como de noche sus echaderos, comederos y ordeñaderos. De noche los recintos de custodia están iluminados con luces de emergencia casi siempre blancas, de manera que los animales puedan distinguir amigos y enemigos y encontrar los sitios buscados. Estos sistemas de iluminación convencionales disminuyen la producción de melatonina durante la noche.

En la patente WO 01/01784 se describe un método para obtener leche enriquecida con melatonina, donde el ritmo diario de los mamíferos se divide en un periodo claro y otro oscuro y los animales se ordeñan al final de la fase oscura. Durante el periodo oscuro la iluminación es preferiblemente inferior

a 40 lux. En la patente GB-A-2387099 también se describe un

método para obtener leche enriquecida con melatonina, donde el ritmo diario de los mamíferos se divide entre un periodo claro y otro oscuro y la intensidad de la luz no debe superar los 50 lux durante el periodo oscuro. También se describieron pruebas de oscurecimiento y empleo de luz negra en el periodo oscuro.

Los métodos conocidos hasta ahora tienen en común que en la “fase oscura” de la custodia de los animales se considera imprescindible una cantidad de luz lo más baja posible, pero ello acarrea problemas, pues, a causa de la poca o deficiente luz durante esta fase oscura, los animales no pueden orientarse en absoluto o solo con dificultad, lo cual es especialmente impracticable durante el ordeño y afecta al contenido de melatonina en la leche.

En concreto, cuando hay un gran número de animales estabulados la falta de orientación supone un serio problema. Por lo tanto los métodos anteriormente descritos solo sirven como mucho para pequeñas instalaciones agropecuarias. Para rebaños más grandes en régimen de libertad estos métodos del estado técnico apenas son practicables y por ello es casi imposible realizar una producción industrial de importancia mercantil.

D. Stutzer, en Deutsche Milchwirtschaft 55(22) 908-909, 2004, se refiere a leche con mayores cantidades de melatonina mediante ordeño nocturno, divulgando el papel fisiológico de la melatonina y el interés económico de esta leche. En New Nutrition Business 10 (6) 3-4, 2005 también se informa sobre leche con mayor contenido de melatonina.

La patente WO 84/00693 describe el efecto de la luz con

longitudes de onda de 600 hasta 700 nm o de 480 hasta 600 nm sobre los animales, explicando entre otras cosas la mejora de la lactancia de los mamíferos mediante luz roja.

La patente CN-A-1537438 se refiere a un producto alimenticio de leche en polvo para la prevención de la salud, que se elabora a partir de polvo de leche, melatonina, polvo de perlas y oligopectosa.

Así pues el objeto de la presente invención era disponer de un método para producir leche con mayor cantidad de melatonina, que permitiera una orientación suficiente de los animales y también del personal de servicio durante la noche, y que asimismo sirviera para un gran número de animales.

Sorprendentemente estos objetivos se pudieron resolver mediante un método para producir leche con mayor contenido de melatonina o productos lácteos derivados de la misma, en que el ritmo diario de uno o más mamíferos hembra se divide entre una fase diurna bajo un primer régimen de iluminación con una parte de luz azul y una fase nocturna bajo un segundo régimen de iluminación, y el o los animales se ordeñan, como mínimo, una vez durante la fase nocturna para obtener leche con mayor contenido de melatonina. El método se caracteriza porque para el régimen de iluminación durante la fase nocturna se emplea al menos una fuente lumínica que emite luz en el intervalo de longitud de onda de 500 nm o más y básicamente ninguna luz en el intervalo de longitud de onda inferior a 500 nm. La fuente lumínica emite especialmente luz de color amarillo, naranja, ámbar o roja, o de una mezcla de ellos, prefiriéndose sobre

todo la luz roja.

En la presente invención se describe un método en que el uso de regímenes de iluminación adecuados influye de tal modo en el ritmo circadiano y en la supresión de melatonina de los animales que se obtiene una leche con un mayor contenido de melatonina. No obstante los animales se custodian durante la fase nocturna con un régimen de iluminación que garantiza una orientación suficiente y, por tanto, el método también puede utilizarse con un mayor número de animales.

La figura 1 presenta una curva de respuesta circadiana media en función de la longitud de onda de la luz. La figura 2 compara la dependencia de la longitud de onda del efecto fototópico, escotópico y circadiano. Fototópico se refiere a la visión con claridad normal y escotópico a la visión en el ocaso o en la oscuridad. La figura 3 muestra la distribución espectral de un LED rojo.

Para producir lactoalbúmina muy enriquecida con melatonina sirven todos los animales lactantes, concretamente hembras, escogidos entre mamíferos de las razas ovina, vacuna y caprina. Por sus condiciones biológicas estas tres clases de animales ofrecen una relación económica ideal entre el peso corporal y el rendimiento lechero. Poseen ritmos y sistemas circadianos similares y depósitos de leche naturales (ubres). Además sus poblaciones están muy extendidas en el mundo y son fácilmente disponibles.

Se custodia uno o más animales conforme al ritmo diario de la presente invención, preferiblemente al menos 10, sobre todo 50 o 100 como mínimo, o incluso más de 200. Preferible

mente se somete un grupo de animales lactantes al ritmo según

la presente invención. La custodia de todo el grupo bajo el ritmo diario de la presente invención es conveniente porque no necesita ninguna intervención especial, los animales no experimentan ninguna variación inusual y se puede evitar la custodia diferenciada que requerirían los animales en caso de separación.

Si no se indica lo contrario, aquí se entiende como luz la radiación óptica que llega al ojo y produce una sensación visual, es decir, la radiación en el intervalo de longitud de onda de 380 a 780 nm. La intensidad de iluminación se define generalmente como la cantidad de luz que cae sobre una superficie y no como la cantidad de luz que incide en la retina, aunque esto último es decisivo para el efecto circadiano de la luz. Para el efecto deseado sobre el sistema circadiano - relevante en la producción de melatonina - no tiene importancia la cantidad de luz de una fuente lumínica en Lux, sino el color de la luz y la longitud de onda de sus colores.

Por tanto aquí solo entran en consideración las fuentes lumínicas que emiten en la región de la luz visible. La distribución espectral de la luz producida por fuentes lumínicas se manifiesta en los espectros de emisión, que reproducen la intensidad en función de la longitud de onda. A menudo se indica la intensidad relativa, cuyo valor máximo en el espectro estudiado se fija en el 100%.

La cantidad de luz, su composición espectral y distribución espacial, así como el tiempo y la duración que requiere la visión de los mamíferos difieren significativamente de las

exigencias resultantes de los regímenes circadianos.

La presente invención se basa, entre otras cosas, en la dependencia de la supresión de melatonina respecto a la composición espectral de la fuente lumínica empleada. Mediante la presente invención se puede lograr una iluminación con luz artificial adaptada óptimamente para un máximo rendimiento de melatonina. A tal fin se estudiaron los parámetros cromáticos de distintas fuentes lumínicas en relación con su capacidad de supresión de melatonina.

La luz es el principal agente regulador de la formación de melatonina. El empleo de fuentes lumínicas escogidas para lograr el efecto deseado en las funciones circadianas produce una supresión o estimulación de la secreción de melatonina por la glándula pineal, regulada por diferentes regímenes luminícos, y por tanto una mayor concentración de melatonina en el plasma sanguíneo. El contenido de melatonina en el plasma sanguíneo tiene una correlación algo variable y desfasada con la concentración de melatonina en la leche.

Se usa una nueva clase y combinación de fuentes y colores lumínicos, porque la cantidad de la fuente lumínica, el espectro de los colores de la luz y su longitud de onda, la distribución espacial y el tiempo y la duración de la acción de la luz que influyen en el ciclo circadiano de los animales difieren totalmente de las que son importantes para la visión corriente. Se ha comprobado que, para influir en el nivel de melatonina en la sangre de los mamíferos, hay luz más o menos adecuada. Los sistemas lumínicos encontrados sirven para regular con precisión los efectos de la luz, tanto fototópicos

como circadianos, sobre la supresión de melatonina.

La adaptación de los procesos fisiológico-psicológicos del cuerpo a las condiciones temporales del entorno tiene lugar mediante el reloj interno. Al desconectar los indicadores de tiempo el reloj interno corre libremente. Así p.ej. cuando la oscuridad es total el periodo circadiano libre del hombre es en promedio 10 hasta 20 minutos más largo que el día de 24 horas. Las alteraciones de la sincronización del reloj interno y la consiguiente falta de ritmo diario son muy negativas para la producción de melatonina. La adaptación de la periodicidad diaria circadiana al ritmo día-noche actual tiene lugar mediante la luz absorbida por la retina y el mecanismo de supresión de melatonina.

Para la supresión de melatonina es decisiva la dependencia espectral de una fuente lumínica y no su intensidad de iluminación medida en Lux. Al comparar con la curva de sensibilidad a la claridad para la visión diurna, se ha visto que en la sensibilidad espectral de los fotorreceptores circadianos influye sobre todo la región de onda corta del espectro visible. De ello resulta p.ej. que la fracciones azules de la luz regulan más efectivamente el sistema circadiano que otros colores espectrales.

Por tanto, desde el punto de vista de la máxima eficiencia posible en la producción de melatonina, tiene gran importancia la sensibilidad espectral, es decir, la dependencia de la eficiencia respecto de la longitud de onda. Aquí hay que distinguir entre el efecto fototópico o escotópico y el efecto circadiano - es decir sobre la producción de melatonina de la luz.

En la figura 1 está representada una curva del efecto circadiano en función de la longitud de onda de la luz. La figura 2 muestra curvas de sensibilidad de los efectos foto- tópico, escotópico y circadiano en función de la longitud de

5 onda.

Los rendimientos lumínicos fototópico y circadiano difieren de manera sustancial según la fuente lumínica elegida. Por tanto la medición del rendimiento lumínico en Lux o Lumen por Watt no es adecuada para apreciar la supresión de melato

10 nina. La máxima efectividad para la supresión de melatonina corresponde a luz con longitudes de onda comprendidas aproximadamente entre 450 y 470 nm. Estas longitudes de onda están incluidas en la región cromática espectral de la luz solar y en la luz “azul” artificial. En la tabla siguiente figura el

15 efecto fototópico y circadiano de varias fuentes lumínicas.

Fuente lumínica

Rendimiento lumínico fototópico (lm/W) Rendimiento lumínico circadiano (lm/W) Relación de rendimientos circadiano/ fototópico

Fluorescente 3000 K Tierras raras

87 (1,00) 149 (1,00) 1,00

Fluorescente 4100 K Tierras raras

87 (1,00) 275 (1,85) 1,85

Fluorescente 7500 K Tierras raras

65 (0,75) 285 (1,91) 2,56

Vapor metálico azufre-escandio

108 (1,24) 300 (2,02) 1,63

Lámpara de azufre de alta presión

127 (1,46) 115 (0,07) 0,53

Fuente lumínica

Rendimiento lumínico fototópico (lm/W) Rendimiento lumínico circadiano (lm/W) Relación de rendimientos circadiano/ fototópico

LED rojo (630 nm)

44 (0,51) 2 (0,02) 0,03

LED amarillo (590 nm)

36 (0,41 10 (0,07) 0,17

LED verde (520 nm)

25 (0,29) 88 (0,59) 2,06

LED azul (460 nm)

11 (0,13) 681 (4,59) 36,2

LED blanco (460 nm + fluorescente)

18 (0,21) 90 (0,60) 2,91

Luz diurna (6500 K)

- - 2,78

El rendimiento lumínico fototópico respecto a una lámpara fluorescente a 3000 K (Kelvin) es de 44 para un LED de color

5 espectral rojo y en cambio de 11 para un LED de color azul. El rendimiento lumínico circadiano respecto a una lámpara fluorescente a 3000 K es de 2 para un LED de color rojo y en cambio de 681 para un LED de color azul.

Para el contenido de melatonina solo es relevante que

10 las fuentes lumínicas con máximo rendimiento lumínico en la región de onda corta maximicen el efecto circadiano y que las fuentes lumínicas en la región de onda larga lo minimicen. Por ejemplo, un LED azul (máximo aprox. 460 nm) y un LED rojo (máximo aprox. 630 nm) tienen casi la misma intensidad de

15 iluminación fototópica. Sin embargo el rendimiento lumínico circadiano de estos dos colores difiere aproximadamente en la proporción 1200:1. La relación entre los rendimientos relativos circadianos

y fototópicos respecto a una lámpara fluorescente a 3000 K alcanza en un LED de color rojo la máxima eficiencia posible para estimular la formación de melatonina. Con un LED de color ámbar, naranja o amarillo, o de colores mixtos de estos espectros, o con el uso de una lámpara de vapor de sodio de color amarillo se logra un efecto atenuado pero suficiente.

La fase diurna es un periodo de máxima supresión de melatonina regulado por la influencia selectiva de la luz, con preferencia durante el día, aprovechando su claridad natural, mientras que la fase nocturna es un periodo de máxima contención de la supresión de melatonina, con preferencia durante la noche, aprovechando su oscuridad natural.

Por lo tanto el ritmo diario de los animales se divide entre una fase diurna bajo un régimen lumínico y una fase nocturna bajo otro régimen lumínico. Concretamente el régimen lumínico de la fase diurna tiene un componente de luz azul, mientras que la luz utilizada en la fase nocturna no tiene básicamente ninguna parte de luz azul.

En principio la intensidad y el empleo temporal de los regímenes lumínicos utilizados según la presente invención se pueden regular a voluntad. Las respectivas fases se pueden acortar, prolongar, adelantar o retrasar a voluntad. No obstante los ritmos circadianos solo pueden adaptarse muy lentamente, puesto que el sistema circadiano reacciona con mucha inercia. Por eso puede ser conveniente ajustar lentamente el ritmo diurno al ritmo deseado, p.ej. en varias etapas, y/o iniciar la obtención real de leche enriquecida con melatonina

tras una fase de adaptación, p.ej. al cabo de algunos días.

Aunque los tiempos de iluminación se pueden regular a voluntad es ventajoso que la fase diurna dure p.ej. unas 8 a 22 horas, por conveniencia unas 12 a 21 horas y preferiblemente unas 14 a 20 horas. Una duración oportuna es p.ej. unas 17 horas más/menos 1 hora o más. La fase nocturna puede durar p.ej. unas 2 a 16 horas, por conveniencia unas 3 a 12 horas y preferiblemente unas 4 a 10 horas. Una duración especialmente adecuada es p.ej. unas 6 horas más/menos 1 hora o menos.

La fase diurna es la de la supresión de la formación de melatonina, mientras que en la fase nocturna la supresión se inhibe. Para aprovechar las fases diarias de claridad y oscuridad habría que orientar en este sentido las fases diurna y nocturna, lo cual no es en principio indispensable, sino solo conveniente desde un punto de vista práctico. La fase diurna (fase de supresión) podría establecerse p.ej. desde aproximadamente las 5,00 horas hasta las 22,00 horas y la fase nocturna (inhibición de la fase de supresión) desde aproximadamente las 22,00 horas hasta las 5,00 horas. Naturalmente las fases también se pueden fijar en otros intervalos de tiempo.

El paso de una fase a la otra debería simular respectivamente, con preferencia, una transición a la claridad y a la oscuridad que haga notar los cambios de luz hacia la noche y el día, y viceversa. Cualquier trastorno de los ritmos habituales perjudica la secreción de melatonina. Esta transición puede durar p.ej. unos 30 minutos hasta 1,5 horas, con preferencia 1 h aproximadamente. El tiempo de transición se puede asignar respectivamente a la mitad de la fase diurna y nocturna.

La fase diurna y la fase nocturna se caracterizan respectivamente por un régimen lumínico diferente. Ambos regímenes lumínicos pueden regularse mediante luz artificial; en la fase diurna también cabe la posibilidad de utilizar luz solar normal. En la fase diurna los animales están sometidos a un régimen lumínico con una parte de luz azul, que tiene un gran efecto fototópico y circadiano. La luz azul corresponde a una región de longitud de onda entre aprox. 440 y 490 nm. Con los animales expuestos a la luz solar o mediante el uso de fuentes lumínicas de gran efecto circadiano se puede alcanzar una supresión máxima de melatonina. Según la presente invención se prefieren las lámparas de espectro completo (aprox. 375 725 nm), que son las más parecidas a la luz solar (aprox. 290

-770 nm) y además del conocido espectro cromático del arco iris contiene luz UV importante. Una irradiación de varias horas que simula la luz solar produce igualmente una supresión máxima de melatonina mediante una fuerte influencia en el sistema circadiano.

Las lámparas de espectro completo se pueden adquirir en el comercio. Como ejemplo cabe citar la luz de color blanco 940 de Osram o la Biolux de Osram con la luz de color 965. Se prefiere esta última porque simula aproximadamente el espectro solar. Hay otros fabricantes que venden lámparas análogas de espectro completo.

Además de la luz solar y de las lámparas de espectro completo pueden emplearse otras fuentes lumínicas que inhiben la producción de melatonina mediante un elevado efecto circa

diano. Se podría usar p.ej. luz azul (longitud de onda aprox.

460 nm) u otras fuentes lumínicas con parte de luz azul, con las cuales se consigue una gran supresión de melatonina. Sin embargo al usar luz azul hay que tener en cuenta el riesgo de daño térmico a la retina en función de la longitud de onda.

En un régimen lumínico con luz artificial como la de las lámparas de espectro completo la fase diurna también se puede prolongar o acortar a voluntad. El rendimiento lácteo de los animales lactantes aumenta significativamente prolongando la fase de claridad.

En la fase nocturna los animales se someten a un régimen lumínico que inhibe la supresión de melatonina y por lo tanto fomenta su formación. La máxima inhibición de la supresión de melatonina se consiguió en principio por medio de la oscuridad natural (falta de luz). Sin embargo esto tiene el inconveniente de impedir la orientación y concretamente es impracticable durante el ordeño. Además la pérdida de orientación causa estrés en los animales, sobre todo cuando se custodia un gran número de ellos en un entorno limitado. Ello también perjudica la formación de melatonina.

Las lámparas de luz negra son lámparas UV (aprox. 345 - 400 nm) que influyen poco en el sistema circadiano, pero que por su bajo rendimiento lumínico fototópico no son apropiadas para la fase nocturna, sobre todo en sistemas de libre movimiento, pues, debido a su poca intensidad de iluminación, no permiten una orientación suficiente. Además de luz UV las lámparas de luz negra pueden emitir luz visible en la región azul.

Sorprendentemente se comprobó que estos inconvenientes

pueden superarse empleando, para vencer la oscuridad, fuentes lumínicas que emiten luz en la región de longitud de onda de 500 nm o más y básicamente ninguna luz en la región de longitud de onda por debajo de 500 nm, con lo cual la fuente lumínica emite sobre todo luz de color amarillo, naranja, ámbar o rojo o de una mezcla de estos colores. Por lo tanto la fuente lumínica presenta en la región de longitud de onda de la luz visible un espectro de emisión que tiene un valor máximo, con una intensidad relativa del 100%, a una longitud de onda de 500 nm o más.

Que la fuente lumínica no emita básicamente ninguna luz en la región de longitud de onda por debajo de 500 nm significa concretamente que cualquier valor medible en el espectro de emisión de la luz visible, en caso de haberlo, tiene una intensidad relativa inferior al 15%, preferiblemente inferior al 10% y con especial preferencia inferior al 5% o 3%. Preferentemente la fuente lumínica empleada no emite básicamente ninguna luz en la región de longitud de onda por debajo de 520 nm ni, sobre todo, por debajo de 540 nm. Preferentemente la fuente lumínica empleada no emite ninguna luz en la región de longitud de onda por debajo de 500 nm ni especialmente por debajo de 520 ni, sobre todo, por debajo de 530 nm.

Como fuentes lumínicas se pueden utilizar p.ej. lámparas corrientes, como radiadores térmicos, lámparas de espectro continuo, emisores lineales, lámparas de descarga de gas, que llevan un monocromador, de modo que sustancialmente no emitan ninguna luz de longitud de onda inferior a 500 nm. Ejemplos

de monocromadores son los prismas, las redes de difracción y

los filtros ópticos. Como filtros son adecuados p.ej. los de interferencia, de pasabanda o de paso largo, que interceptan las regiones de onda corta. Tales filtros se pueden adquirir p.ej. de la firma Schott. Así se pueden fabricar lámparas de luz roja. En la presente invención se pueden usar lámparas de luz roja con un bloqueo de las partes de luz azul.

No obstante, dichas fuentes lumínicas que trabajan con filtros u otros monocromadores también tienen algunas desventajas. Por una parte, las regiones de longitud de onda no se separan completamente, sino que se reducen progresivamente. Además hay fallos de intercepción que producen pequeños picos en otras longitudes de onda u ondas superiores en la banda de transmisión, con lo cual también puede haber pequeñas partes de luz por debajo de los 500 nm. Por tanto las lámparas de luz roja no son de color rojo puro, sino que adicionalmente llevan pequeñas partes de otros colores espectrales. Además una parte de la luz generada no se usa para iluminar, porque se pierde por filtración, lo cual incrementa el consumo de energía.

Por consiguiente se prefiere el uso de fuentes lumínicas que no requieren ningún monocromador. Por tanto preferiblemente no se usa ningún radiador térmico. Como fuente lumínica se usan con preferencia lámparas luminiscentes. Las lámparas luminiscentes pueden ser los denominados emisores lineales o lámparas monocromáticas. Como ejemplos de lámparas luminiscentes cabe mencionar las lámparas de descarga de gas y los diodos luminosos. Por tanto como fuente lumínica se prefiere

una lámpara luminiscente que no emita básicamente ninguna luz

de longitud de onda inferior a 500 nm o que no emita absolutamente ninguna luz de longitud de onda inferior a 500 nm.

El espectro de emisión de la fuente lumínica en la región de longitud de onda de la luz visible tiene al menos preferiblemente un máximo superior a 550 nm, al menos preferiblemente un máximo superior a 570 nm y con mayor preferencia superior a 600 nm. La fuente lumínica no tiene preferiblemente ningún máximo por debajo de 550 nm, preferiblemente ningún máximo por debajo de 570 nm y con mayor preferencia ningún máximo por debajo de 600 nm en la región de longitud de onda visible con una intensidad relativa superior al 5%.

Se ha demostrado que en la fase nocturna es importante usar una luz cuyo contenido de longitudes de onda inferiores a 500 nm, preferiblemente inferiores a 520 nm y sobre todo inferiores a 550 nm sea mínimo y preferentemente esté eliminado de modo sustancial o total. Ello es posible con fuentes lumínicas que muestran un espectro continuo, si la filtración es adecuada. No obstante se prefieren lámparas luminiscentes como LED y NDL, pues al contrario que los radiadores térmicos irradian un espectro de banda estrecha y no requieren filtración. El método de la presente invención permite una mejor orientación de los animales gracias al efecto fototópico muy superior de las fuentes lumínicas utilizadas, sobre todo de las lámparas luminiscentes.

Una fuente lumínica idónea es p.ej. una lámpara de vapor de sodio (NDL). Las NDL son lámparas de descarga de gas que se caracterizan por unos altos rendimientos lumínicos fototó

picos y emiten luz amarilla monocromática con una longitud de

onda de unos 589 hasta 590 nm. La iluminación con NDL es adecuada para reconocer con seguridad objetos y obstáculos. La luz amarilla resulta además poco atrayente para los insectos.

Lámparas luminiscentes especialmente apropiadas son los diodos luminosos, también llamados LED (diodo emisor de luz). Los LEDs son fuentes lumínicas muy eficientes. Suelen dar una señal de banda relativamente estrecha, tal como se muestra en la figura 3. Con lámparas LED se puede ajustar selectivamente el intervalo de longitud de onda deseado, y al mismo tiempo poseen un efecto fototópico suficientemente grande; por tanto los animales se pueden orientar bien, si se ilumina con estas fuentes lumínicas.

Para la fase nocturna se escogen fuentes lumínicas cuyo rendimiento lumínico circadiano sea bajo. Lo principal es la elección del color de luz correcto. Los LEDs azules o de luz blanca son inapropiados por su contenido de luz azul. Los colores de luz ideales son el rojo y, no tan adecuados, aunque también posibles, el ámbar (también denominados colores ambarinos o “supernaranja”) (como máximo aprox. 612 nm p.ej.), el naranja (como máximo aprox. 605 nm p.ej.) o el amarillo (como máximo aprox. 585 nm p.ej.) y también colores mixtos de estos espectros. La luz amarilla también se puede generar mediante una NDL. Se prefieren los diodos de luz roja (como máximo aprox. 630 nm, p.ej.; incluyendo la “ultrarroja” a un máximo de aprox. 660 nm), cuyo rendimiento lumínico fototópico es muy alto, a pesar de su mínimo efecto circadiano, por lo cual son ideales para la explotación nocturna. Además los LEDs son

los únicos cuerpos luminosos que producen luz de color rojo

puro. Dichos LEDs son habituales en el comercio y se pueden adquirir en cualquier parte.

Como ejemplos de LEDs disponibles en el comercio, apropiados para la presente invención, cabe citar p.ej. Lumileds® Luxeon red 1 Watt, Lumileds® Luxeon Star/O red 1 Watt o SOUL R32 red 1 Watt.

No hace falta emplear la fuente lumínica durante toda la fase nocturna, pero al menos se debe usar durante el ordeño, pues entonces es más necesaria la orientación de los animales y del personal de servicio. Es preferible utilizar la fuente lumínica durante al menos un tercio o la mitad de la duración de la fase nocturna. Como la fuente lumínica empleada, sobre todo la lámpara luminiscente, no tiene prácticamente ningún efecto en la formación de melatonina y a la vez permite una mejor orientación de los animales y del personal de servicio, las fuentes lumínicas se usan con especial preferencia durante toda la fase nocturna o buena parte de ella. La fuente lumínica, en concreto la lámpara LED, suele estar encendida en la fase nocturna durante al menos 1 hora, preferiblemente durante al menos 2 horas, con mayor preferencia durante al menos 5 horas y sobre todo durante al menos 6 horas.

Por lo demás, en la fase nocturna no deberían emplearse otras fuentes lumínicas. Sin embargo tampoco es necesario un oscurecimiento total. La oscuridad natural de la noche combinada con la fuente o fuentes lumínicas de la fase nocturna es totalmente adecuada. Sobre todo no hay esencialmente ninguna iluminación con fracciones de luz azul (concretamente de 450

hasta 470 nm).

Debe tenerse en cuenta que se trata de sistemas naturales y que por lo tanto puede haber perturbaciones breves del sistema (tormentas, caídas de corriente, etc.) y variaciones (adaptación estacional al desplazamiento de las fases diurna y nocturna) asumibles por el método de la presente invención.

Para satisfacer el régimen lumínico de las fases diurna y nocturna hay que instalar preferentemente las fuentes lumínicas, tanto en altura como en frecuencia, de manera que su efecto pueda abarcar todas las zonas asequibles a los animales. Naturalmente, al usar luz solar hay que elegir adecuadamente las zonas asequibles a los animales.

En lo que respecta a la inhibición o a la estimulación de la supresión de melatonina, la determinación del rendimiento lumínico en Lux es prácticamente irrelevante, pues lo que hay que tener en cuenta son las características de la luz empleada según los aspectos importantes para el sistema circadiano y para el sistema visual. Para el efecto deseado en el sistema circadiano, relevante en la producción de melatonina, no es determinante la intensidad de una fuente lumínica en Lux, sino el color de la luz y la longitud de onda de sus colores.

Sorprendentemente, el entorno de los animales se puede iluminar en la fase nocturna mediante las fuentes lumínicas empleadas en la presente invención, incluso con relativa claridad, sin que ello produzca una reducción importante de la concentración de melatonina en la leche, lo cual contradice el estado técnico actual, donde se partía de la necesidad de

un entorno lo más oscuro posible. Ello tiene la ventaja deci

siva de facilitar mucho más la orientación y de poder dejar la iluminación encendida durante toda la fase nocturna sin el menor reparo.

La intensidad de iluminación obtenida con las fuentes lumínicas empleadas en la fase nocturna puede ser, con preferencia, mayor de 50 lux, preferiblemente mayor de 100 lux y sobre todo superior a 250 lux. La intensidad de iluminación puede ser p.ej. de 500 lux y más. La intensidad de iluminación se puede medir con luxómetros corrientes. Para emisores lineales como los LED pueden utilizarse espectrorradiómetros, a fin de obtener mediciones más exactas. La intensidad de la iluminación se refiere a la radiación que llega al ojo del animal. Por lo tanto la intensidad de iluminación indicada se mide a la altura del ojo de los animales. Así, la intensidad de iluminación indicada para las vacas se mide a una distancia de unos 1,50 m respecto al suelo y para las cabras a una distancia de unos 50 cm respecto al suelo.

Pero en el caso de la intensidad de iluminación hay que tener en cuenta que la luz de onda larga, tal como se define aquí, también tiene un efecto circadiano, aunque extremadamente pequeño, que aumenta hacia las longitudes de onda más cortas. Si las intensidades de iluminación son más elevadas, este efecto circadiano puede influir en el contenido de melatonina. Por lo tanto, especialmente con intensidades de iluminación mayores de 50 lux, se prefiere usar una fuente lumínica que emita luz con un máximo de longitud de onda superior a 620 nm, como es el caso de un LED rojo.

Los animales en cuestión se ordeñan, al menos una vez,

en la fase nocturna. Según el número de animales que deban ordeñarse, el inicio del ordeño se fija de manera que termine hacia el final de la fase nocturna. P.ej. el ordeño empieza por conveniencia hacia la mitad de la fase nocturna, sobre todo si hay que ordeñar muchos animales, para poder ordeñarlos todos durante dicha fase. La leche así obtenida tiene un alto contenido de melatonina. En el hígado la hormona melatonina se transforma principalmente en 6-sulfatoximelatonina y se elimina a través de los riñones. El tiempo de vida medio es inferior a unos 60 minutos. Por lo tanto, para mantener el nivel de melatonina en la leche hay que inhibir la supresión de melatonina hasta el fin del proceso de ordeño de los animales, es decir, ordeñándolos durante la fase nocturna con la iluminación de las fuentes lumínicas.

Cuanto más fuerte y prolongada sea la supresión, mayor será el pico de melatonina contenida en la leche. Por tanto, mediante fases nocturnas acortadas, bajo un régimen lumínico del menor efecto circadiano posible, y ordeño hacia el final de la fase nocturna se puede obtener una leche con una mayor concentración de melatonina. Así por ejemplo, para obtener un mayor pico de melatonina en la fase nocturna, son apropiadas las fases diurnas de 16 h y, preferiblemente, de más de 18 h. Entonces la exposición a la luz diurna para la fase diurna se puede realizar inmediatamente después del ordeño.

Naturalmente los animales se pueden ordeñar frecuentemente más de una vez al día, p.ej. dos o más veces. Preferiblemente se ordeña al menos una vez durante la fase diurna.

Como esta leche no tiene un contenido elevado de melatonina

se usa aparte de la leche con mayor contenido de melatonina obtenida en la fase nocturna.

La leche recogida en la fase nocturna se enfría preferiblemente con rapidez por debajo de 10ºC, p.ej. a 3 hasta 8ºC. Con rapidez significa en este caso, p.ej., dentro de 2 horas

o menos. La leche puede transformarse del modo usual en todos los productos lácteos conocidos, los cuales se obtienen con un elevado contenido de melatonina. Los productos lácteos que se pueden obtener de la leche, como la leche en polvo, y los procesos de elaboración son bien conocidos. P.ej. en la enciclopedia Ullmann de Química Industrial, 4ª ed. vol 16, p. 689 se encuentra una descripción general. Como ejemplos de productos lácteos cabe mencionar la leche en polvo, el queso, el yogur, el requesón y los productos de lechería. Preferiblemente la leche se transforma por secado en leche en polvo con alto contenido de melatonina. Para ello se pueden emplear los procesos generalmente conocidos. La hormona melatonina se une a la molécula de albúmina de la leche y no se descompone por presión, calor o congelación.

La leche o los productos lácteos, sobre todo la leche en polvo, puede destinarse a los usos consabidos, especialmente como o para alimentación, suplemento nutritivo y medicina. El contenido relativo de melatonina en el producto final (p.ej. leche, leche entera en polvo o leche desnatada en polvo) aún puede incrementarse por reelaboración de la leche consistente en reducir la grasa o extraer la lactosa.

La leche diurna normal tiene unos valores de melatonina

de aprox. 1,5 – 3 pg/ml. Generalmente la leche producida por

el método de la presente invención contiene al menos el doble

o incluso hasta 10 o más veces más. P.ej. puede tener un contenido de melatonina superior a 10 pg/ml, p.ej. 15-50 pg/ml. La leche enriquecida con melatonina, obtenida por el método de la presente invención, puede elaborarse de manera que la concentración de la hormona melatonina unida a la molécula de lactoalbúmina aumente en el producto final hasta 350 veces la concentración normalmente existente en la leche.

Puede obtenerse leche en polvo con una concentración de melatonina superior p.ej. a 100 pg/g, preferiblemente superior a 150 pg/g y con mayor preferencia superior a 200 pg/g. La concentración de melatonina puede llegar p.ej. hasta 1.000 pg/g. Un producto comercializable en forma de leche en polvo obtenida según el método de la presente invención lleva p.ej. una concentración de melatonina de aproximadamente 200 hasta 500 pg/g. Con una concentración aumentada de esta forma hay muchas posibilidades de aplicación en el sector médico y como alimento o suplemento nutritivo. P.ej., la leche en polvo se puede preparar con o sin soportes compatibles, p.ej. en forma de polvo, cápsula, solución o tableta. Se puede mezclar con otros aditivos y/o sustancias activas útiles, como nutrientes, p.ej. vitaminas o minerales, o principios activos farmacéuticos.

El método de la presente invención es apropiado para una producción duradera e industrial de melatonina natural, sobre todo para la producción en factorías de más de 200 animales. La melatonina natural va unida a la albúmina. Por lo tanto se

puede producir melatonina natural unida a albúmina en grandes

cantidades y de manera sencilla, preferentemente en forma de leche en polvo.

El método de la presente invención permite alcanzar, entre otros, los siguientes objetivos:

1.

Se favorecen los ritmos naturales circardianos de los animales y se transmiten al cuerpo señales informativas de la hora del día.

2.

Mediante la instalación y la regulación de las fuentes lumínicas utilizadas según la presente invención en los recintos de custodia de los animales se estimula la producción de la hormona melatonina en el suero sanguíneo y por tanto también en la leche, aumentando varias veces su concentración habitual en ella. En el producto final se alcanzan valores de melatonina superiores a 200 pg/g de leche en polvo en el promedio del rebaño; en algunos animales se llega a valores superiores a 500 pg/g.

3.

Con el uso temporal apropiado de dichas fuentes lumínicas se manejan selectivamente las fases diarias de claridad y oscuridad, inhibiendo o estimulando al máximo la secreción de melatonina por la glándula pineal, con lo cual, en un periodo del día exactamente determinable, se alcanza la concentración máxima posible de melatonina en la leche y ordeñando puntualmente los animales se obtiene leche con una concentración múltiple de melatonina.

4.

En los recintos de custodia de los animales se puede prescindir de las habituales luces de emergencia a base de luz blanca (p.ej. lámparas incandescentes, de neón o fluorescentes).

5.

No hace falta oscurecer los recintos de custodia de los animales para evitar la incidencia de la luz, porque la oscuridad natural de la noche y el empleo de las citadas fuentes lumínicas basta para inhibir la supresión de

5 melatonina.

Ejemplos

Se estudió la influencia en el contenido de melatonina

que podía obtenerse en vacas lecheras, usando varias fuentes

lumínicas. El estudio se llevó a cabo en un rebaño grande,

10 variando el régimen lumínico de las fases diurna y nocturna en los ejemplos 1 a 3. Durante la fase nocturna se ordeñaron vacas lecheras elegidas al azar y se determinó el contenido de melatonina en la leche.

El régimen lumínico elegido y los contenidos de melato15 nina detectados en la leche están resumidos en la siguiente tabla.

Ejemplo 1

Ejemplo 2 Ejemplo 3 (comparativo)

Régimen lumínico en la fase diurna

Iluminación diurna con luz blanca artificial, 16 h Luz natural Luz natural

Régimen lumínico en la fase nocturna

Solo luz de diodos luminosos rojos** Solo luz de diodos luminosos rojos** Luz blanca de emergencia

Melatonina*

20,35 10,25 4,57

* Contenido medio de melatonina en la leche (pg/ml), ** Longitud de onda 600 hasta 640 nm

Puede apreciarse enseguida que el método de la presente invención permite alcanzar un contenido de melatonina clara20 mente superior.

En las tablas siguientes figuran los detalles del esquema de ordeño de los ejemplos.

Ejemplo 1

imagen1

Ejemplo 2

imagen1

Ejemplo 3 (comparativo)

imagen1

Claims (17)

1. Reivindicaciones

   1.

   Método para producir leche con mayor contenido de melatonina o productos lácteos a partir de la misma, en que el ritmo diario de uno o más mamíferos hembra se divide entre una fase diurna bajo un primer régimen de iluminación con una parte de luz azul y una fase nocturna bajo un segundo régimen de iluminación, y el o los animales se ordeñan, como mínimo, una vez durante la fase nocturna para obtener leche con mayor contenido de melatonina, caracterizado porque para el régimen de iluminación durante la fase nocturna se usa al menos una fuente lumínica que emite luz en el intervalo de longitud de onda de 500 nm o más y esencialmente ninguna luz en el intervalo de longitud de onda inferior a 500 nm.

2. 2.

   Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la fuente lumínica durante la fase nocturna presenta al menos un máximo superior a 550 nm en la región de longitud de onda de la luz visible.

3. 3.

   Método según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la fuente lumínica empleada para la fase nocturna es una lámpara luminiscente.

4. 4.

   Método según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la fuente lumínica empleada para la fase nocturna es una lámpara LED o una lámpara de vapor de sodio.

5. 5.

   Método según la reivindicación 4, caracterizado porque la lámpara LED emite luz de color rojo, amarillo, naranja o ámbar o de una mezcla de dichos colores, prefiriéndose especialmente una lámpara LED roja.

6. 6.

   Método según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracte

   rizado porque el animal es una oveja, una cabra o una vaca.

7. 7.

   Método según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se custodia un grupo de animales lactantes bajo este ritmo diario.

8. 8.

   Método según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el animal se ordeña al menos dos veces durante un periodo de 24 horas, aunque la leche obtenida durante la fase diurna no se utiliza para la leche con alto contenido de melatonina.

9. 9.

   Método según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque en la fase nocturna la fuente lumínica se usa al menos durante el ordeño.

10. 10.

    Método según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque en la fase nocturna la fuente lumínica se usa al menos durante 2 horas y con preferencia durante prácticamente toda la fase nocturna.

11. 11.

    Método según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque para el régimen lumínico de la fase diurna se utiliza una o más lámparas de espectro completo, luz solar u otras fuentes lumínicas de gran efecto circadiano.

12. 12.

    Método según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la fase diurna dura más de 14 h.

13. 13.

    Método según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque se extrae lactosa de la leche y/o se reduce su contenido en grasa.

14. 14.

    Método según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque la fuente lumínica utilizada en la fase nocturna tiene una intensidad de iluminación superior a 50 lux,

    preferiblemente superior a 100 lux.

15. 15.

    Método según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la leche enriquecida en melatonina se elabora en forma de leche en polvo.

    5 16. Método según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque aumenta el rendimiento lácteo de los animales lactantes.
16. 17. Leche en polvo con una concentración de melatonina superior a 150 pg/g, en la cual la melatonina natural está unida

    10 a lactoalbúmina, que se puede obtener según el método de la reivindicación 15.
17. 18. Uso de la leche en polvo según la reivindicación 17 como

    o para un alimento o suplemento nutritivo.