ES2598482T3 - Formulaciones de enzimas mejoradas para pienso - Google Patents
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Abstract
Un método para preparar un producto enzimático termoestable para uso en la fabricación de pienso que comprende: a. combinar (i) una enzima, (ii) un portador sólido y (iii) una sustancia hidrófoba fundible seleccionada de: aceite de ricino hidrogenado, una mezcla de aceite vegetal hidrogenado y no hidrogenado, una cera microcristalina, ácido 12- hidroxiesteárico, aceite de almendra de palma hidrogenado, aceite de palma hidrogenado, aceite de colza hidrogenado y cera parafínica de fusión alta para proporcionar un producto combinado; b. opcionalmente aplicar suficiente calor al producto combinado de la etapa (a) para permitir que funda la sustancia hidrófoba fundible; c. enfriar el producto combinado para proporcionar el producto enzimático termoestable y d. opcionalmente secar el producto a un contenido de humedad deseado.
Description
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medioambientales o físicas bajo las cuales se calienta la sustancia hidrófoba fundible o la fuente de la sustancia hidrófoba fundible.
La presente invención proporciona además un producto obtenible por un método de la presente invención, un método para preparar un pienso que comprende combinar un producto obtenible por un método de la presente invención con ingredientes de pienso adecuados y un pienso así producido.
El experto en la materia reconocerá que el método de la presente invención puede usarse en otros procedimientos de formulaciones de pienso incluyendo, pero no limitándose a, productos secados por pulverización, en los que se atomiza una disolución que contiene enzima líquida en una torre de secado por pulverización para formar pequeñas gotitas que durante su descenso por la torre de secado se seca hasta formar un material en forma de partículas que contiene enzima. Se pueden producir partículas muy pequeñas de esta manera (Michael S. Showell (editor); Powdered detergents; Surfactant Science Series; 1.998; vol. 71; páginas 140-142; Marcel Dekker); productos estratificados, en los que se recubre la enzima como una capa alrededor de una partícula de núcleo preformada, en la que se atomiza una disolución que contiene una enzima, típicamente un aparato de lecho fluidizado en el que se fluidizan partículas de núcleo preformadas y la disolución que contiene enzima se adhiere a las partículas de núcleo y se seca hasta dejar una capa de enzima seca sobre la superficie de la partícula de núcleo. Se pueden obtener partículas de un tamaño deseado de esta manera si se puede encontrar una partícula de núcleo útil del tamaño deseado. Este tipo de producto se describe, por ejemplo, en la patente internacional WO 97/23606. Se conoce otro tipo de producto en el que se aplica una partícula de núcleo absorbente y en vez de recubrir la enzima como una capa alrededor del núcleo, se absorbe la enzima sobre y/o en la superficie del núcleo. Dicho procedimiento se describe en la patente internacional WO 97/39116. Los productos de extrusión o granulados, en los que se presiona una pasta que contiene enzima a los gránulos o se extruye a presión por una pequeña abertura y se corta en partículas que se secan con posterioridad. Los productos comprimidos, en los que se suspende un polvo enzimático en cera fundida y se pulveriza la suspensión, por ej., por un atomizador de disco rotatorio, en una cámara de enfriamiento donde las gotitas solidifican rápidamente (Michael S. Showell (editor); Powdered detergents; Surfactant Science Series; 1.998; vol. 71; página 140-142; Marcel Dekker). Productos de granulación del mezclador, en los que se añade un líquido que contiene enzima a una composición de polvo seco de componentes de granulación convencionales. El líquido y el polvo se mezclan en una proporción adecuada y a medida que se absorbe la humedad del líquido en el polvo seco, los componentes del polvo seco empezarán a adherirse y aglomerarse y las partículas se acumularán formando gránulos comprendiendo la enzima.
La invención se describirá ahora por los siguientes ejemplos, que no se destinan a limitar el alcance de la invención de ningún modo. El experto en la materia reconocerá que se pueden realizar varias modificaciones y variaciones en la presente invención sin apartarse del alcance o el espíritu de la invención. Por ejemplo, se pueden usar las características ilustradas o descritas como parte de una realización en otra realización para proporcionar incluso más realizaciones. Se desea que la presente invención cubra dichas modificaciones y variaciones como que se encuentran dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas y sus equivalentes.
Ejemplo 1. Preparación de concentrado de enzima.
Se usó un concentrado enzimático comercial Fitasa 2500D Quantum™ (QP2500D) (Syngenta Animal Nutrition, Inc.), una formulación seca de la fitasa con una concentración mínima garantizada de 2.500 unidades de fitasa/g, en los siguientes ejemplos. Se prepara típicamente QP2500D por pulverización de una Fitasa Quantum™ líquida formulada concentrada, por ejemplo, QP25000CL, que tiene una concentración mínima de 25.000 unidades de fitasa/g en trigo molido. Se seca el portador de trigo a un contenido de humedad en el intervalo de 10-13% en un secador de lecho fluidizado de proceso continuo.
Cuando se fabrican gránulos de pienso a partir de una papilla que comprende componentes de pienso y el concentrado de fitasa formulado seco, la papilla se trata haciéndola pasar por un acondicionador reconocido en la técnica. El acondicionador comprende un tubo de mezcla que también sirve para inyectar vapor a aproximadamente 120°C y una presión de 200 Pa (2 bar). El tiempo de permanencia en el acondicionador es aproximadamente 30 segundos.
Para mejorar la estabilidad térmica, por ejemplo, una reducción en pérdida de actividad enzimática, se desarrollaron métodos para tratar la enzima con una sustancia hidrófoba fundible para minimizar el efecto de vapor y temperatura manteniendo aún la biodisponibilidad.
Ejemplo 2. Adición de sustancia hidrófoba fundible, sólida, a material en forma de partículas seco.
Los experimentos iniciales indicaron que pulverizar una sustancia hidrófoba fundida, por ejemplo, aceite de ricino hidrogenado (HCO; punto de fusión típico 82-86ºC), sobre QP2500D en un lecho fluidizado no fue adecuado para proporcionar un producto termoestable mejorado. Esto es debido al hecho de que se requiere una temperatura de aproximadamente 100ºC para mantener la sustancia hidrófoba en un estado líquido durante la pulverización y dispersión sobre las partículas dando como resultado una pérdida inaceptable de actividad enzimática. Añadir un emulsionante no mejoró el procedimiento.
Se desarrolló después un procedimiento según el cual se mezclan escamas de HCO sólido (una sustancia hidrófoba fundible) con un material en forma de partículas en un secador de lecho fluidizado (SLF) mantenido a temperatura normal. Después de la mezcla adecuada, se aumenta la temperatura del aire de entrada hasta que se funden las escamas de HCO. Después se detiene el calentamiento del dispositivo y se enfría el producto tratado resultante a
5 temperatura normal.
En un procedimiento típico, se añaden escamas de HCO sólido a QP2500D en un secador de lecho fluidizado Strea1™ con un recipiente de paredes de vidrio gruesas (Aeromatic-Fielder; Bubendorf, Suiza) a temperatura normal. Después de mezclamiento adecuado, se aumentó la temperatura del aire de entrada a aproximadamente 105°C, que está por encima del punto de fusión de HCO (82-86°C), hasta que se fundieron las escamas de HCO y se 10 trataron las partículas de QP2500D. Después se detuvo el calentamiento del dispositivo y se enfrió el producto a temperatura normal. Debido a que la temperatura de la pared de vidrio era menor que la del producto, se adhirió algo del producto tratado a la pared de vidrio. Por lo tanto, el producto tratado se tamizó por un tamiz de malla de 2 mm para devolver el tamaño de partícula al del material en forma de partículas de QP2500D original. Para estos experimentos desarrollados iniciales, se añadió HCO a QP2500D a una tasa para proporcionar un 20% en peso de 15 carga de tratamiento de cera a las partículas de QP2500D. Este procedimiento dio como resultado un producto acabado suelto que presentó propiedades de estabilidad térmica mejoradas durante la fabricación de pienso comparado con un producto en el que no había sido añadida la sustancia hidrófoba fundible. Se evaluó una serie de aceites, aceites hidrogenados y ceras parafínicas durante las pruebas. Algunos de los aceites de alimento/pienso comercialmente disponibles y aceites hidrogenados presentaron puntos de fusión bajos en el intervalo de 30-50°C y
20 éstos se desecharon por ser demasiado blandos a temperatura normal o ligeramente elevada para uso en este procedimiento particular aunque se usaron con posterioridad en el procedimiento descrito en el Ejemplo 8. Otros diversos aceites y aceites hidrogenados enumerados en la Tabla 1 presentaron puntos de fusión en el intervalo de 70-90°C y se seleccionaron inicialmente para más experimentos en este procedimiento.
Tabla 1. Sustancias hidrófobas fundibles evaluadas.
- Nombre
- Abreviatura Composición Intervalo de puntos de fusión típico (°C)
- Aceite de ricino hidrogenado
- HCO forma hidrogenada de aceite de planta de aceite de ricino Ricinus communis 82-86
- Cerit HOT
- CH cera microcristalina 79-85
- ácido 12-hidroxiesteárico
- 12-HSA derivado por hidrólisis de HCO 76-78
- Aceite de almendra de palma hidrogenado
- HPKO forma hidrogenada de aceite de almendras de la palma de aceite Elaeis spp 41-44
- Aceite de colza completamente endurecido
- FHRO forma hidrogenada de aceite de las semillas de la planta de colza Brassica napus 66-69
- Aceite de palma completamente endurecido
- FHPO forma hidrogenada de aceite del fruto de la palma de aceite Elaeis spp 58-60
- PB3
- PB3
- mezcla patentada de aceite vegetal hidrogenado y aceite vegetal 38-46
- Akoflake Palm 58
- AP aceite de palma completamente endurecido 58-60
- Akoflake FSR
- AFF aceite de colza completamente endurecido 66-69
- Mekon white
- MW cera parafínica de fusión alta 88-92
Tabla 3. Recuperación de actividad enzimática después de granulación.
- Temperatura de granulación promedio (°C)
- % Recuperación (relativo a masa no tratada)/% mejora por QP2500D
- QP2500D
- 5% de HCO 7,5% de HCO 10% de HCO 20% de HCO
- 87,9 91,3 93,4
- 58/0 42/0 28/0
- 88,5 91,2 93,6
- 63/>09 52/24 40/>43
- 88,5 91,2 93,4
- 74/>28 61/45 45/61
- 88,6 91,5 93,1
- 83/>43 58/>38 50/» 19*
- 88,3 91,8 93,0
- 76/>31 66/>57 48/» 14*
Las cifras de mejora se calcularon de la relación de la recuperación relativa a las temperaturas de granulación equivalentes (si dentro de 0,1°C o menor, de otro modo, se usó la temperatura inferior siguiente) para QP2500D.
5 *Aquí, la temperatura de QP2500D usada como referencia estuvo significativamente por debajo de la temperatura de granulación de la muestra.
Los resultados de las pruebas de biodisponibilidad se muestran en la Tabla 4. En todas las pruebas de biodisponibilidad hubo una biodisponibilidad de la fitasa tan buena en el producto tratado con HCO como en QP2500D y en varias de las pruebas hubo mejor biodisponibilidad numérica en la formulación tratada con HCO.
10 Tabla 4. Comparación de biodisponibilidad entre fitasa tratada con HCO y no tratada.
- Número de prueba
- Peso corporal del animal (g)
- Q2500D
- Fitasa tratada con 20% de HCO
- 1
- 832 830
- 2
- 649 660
- 3
- 645 670
- 4
- 677 729
- 5
- 627 706
Los resultados de la prueba de almacenamiento mostraron que después de al menos 3 meses de almacenamiento la muestra tratada con HCO era tan buena como o mejor que QP2500D en retención de actividad de la fitasa a 21°C.
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Ejemplo 8. Extrusión con HCO.
Un procedimiento típicamente usado para la preparación de productos que contienen enzimas, sólidos, es un procedimiento de extrusión de gránulos en el que todos los componentes se combinan en un procedimiento de mezcla con una cantidad adecuada de agua para actuar como tanto un agente de fluidización como de mezclamiento para los componentes. La mezcla húmeda resultante es extruida entonces por un aparato de extrusión adecuado para producir granulados húmedos. Estos granulados húmedos son tratados además entonces para conformar los gránulos, por ej., cortando a longitudes apropiadas o esferonizando, y después se secan a un contenido de humedad adecuado.
Para ensayar si los métodos de la presente invención eran aplicables al procedimiento de extrusión se realizaron varios experimentos con varias sustancias hidrófobas fundibles.
Para algunas muestras, se mezclaron 50,6 g de Fitasa 25000CL Quantum™ (QP25000CL) con aproximadamente 450 g de harina de trigo. Mientras se mezclaban estos dos componentes, se vertieron 46,9 g de HCO fundido en la mezcla. Después se añadieron aproximadamente 80 g de agua y se mezcló la premezcla completa durante unos aproximadamente 30 segundos adicionales. Después de este tiempo, se extruyó la premezcla por un tamiz de 0,8 mm y se rompieron las hebras húmedas y después se redondea en un esferonizador. Se reconocerá que aunque el producto normalmente se describe como esférico, muchas veces el producto es “redondeado” pero no esférico. Se incluyen todas esas conformaciones del producto. La masa extruida de 0,8 mm produce esferas de aproximadamente 0,8 mm. El experto en la materia reconocerá que el método descrito se puede usar para producir otras esferas y conformaciones de tamaño especificado, por ejemplo, aquéllas con diámetros que oscilan en tamaño de 0,5 a 10 mm. Después del procedimiento de esferonización, los gránulos húmedos se transfirieron a un secador de lecho fluidizado y se secaron durante 20 minutos a aproximadamente 55°C. El producto seco se tamizó por tamices de 1,18 mm y 0,425 mm. La fracción retenida en el tamiz de 0,425 mm se designó como producto acabado.
Se prepararon otras muestras que contenían varias relaciones de cera a harina de trigo. En la primera muestra se mezclaron (7% de HCO), 50,4 g de Fitasa 25000CL (QP25000CL) con aproximadamente 462,9 de harina de trigo. Mientras se mezclaban estos dos componentes, se vertieron 34,2 de HCO fundido en la mezcla. Después se añadieron aproximadamente 100 g de agua y se mezcló la premezcla completa durante aproximadamente 30 segundos adicionales. Esta pasta se extruyó, se esferonizó, se secó y se tamizó de un modo similar a los ejemplos anteriores. En otra muestra, se mezclaron (13% de HCO) 52,7 g de Fitasa 25000CL (QP25000CL) con aproximadamente 437,8 g de harina de trigo. Mientras se mezclaban estos dos componentes, se vertieron 56,3 g de HCO fundido a la mezcla. Después se añadieron aproximadamente 70 g de agua y se mezcló la premezcla completa durante aproximadamente 30 segundos adicionales. Esta pasta se extruyó, se esferonizó, se secó y se tamizó de un modo similar a los ejemplos anteriores.
Ejemplo 9. Extrusión con PB3.
Para estos experimentos, se mezclaron 50,6 g de QP25000CL con aproximadamente 450 g de harina de trigo. Mientras se mezclaban estos dos componentes, se añadieron 44,8 g de PB3 como un sólido blando y se mezclaron en la harina de trigo. Después se añadieron aproximadamente 70 g de agua y se mezcló la premezcla completa durante aproximadamente unos 30 segundos adicionales. Después de este tiempo, se extruyó la premezcla por un tamiz de 0,8 mm y se rompieron las hebras húmedas y después se redondearon en un esferonizador. La masa extruida de 0,8 mm produce esferas de aproximadamente 0,8 mm. El experto en la materia reconocerá que el método descrito se puede usar para producir otras esferas de tamaño especificado, por ejemplo, aquéllas con diámetros que oscilan en tamaño de 0,5 a 10 mm. Después del procedimiento de esferonización, se transfirieron los gránulos húmedos a un secador de lecho fluidizado y se secaron durante 20 minutos a aproximadamente 55°C. El producto secado se tamizó por tamices de 1,18 mm y 0,6 mm. La fracción retenida en el tamiz de 0,6 mm se designó como producto acabado.
Ejemplo 10. Extrusión con otras sustancias hidrófobas fundidas.
En experimentos adicionales se preparó una serie de gránulos extruidos que contenían ejemplos adicionales de sustancias hidrófobas fundibles. Estos gránulos se prepararon de una manera similar a como se describió anteriormente por que se fundió la cera previamente a la adición a la mezcla de harina de trigo/fitasa. Las ceras empleadas se incluyen en la Tabla 1.
Ejemplo 11. Incorporación de un HCO sólido por un procedimiento de extrusión.
En vez de añadir HCO fundido o PB3 ablandado, se diseñó un método para incorporar la forma sólida de una sustancia hidrófoba fundible al procedimiento de extrusión. Se mezclaron aproximadamente 45 g de escamas de HCO con aproximadamente 450 g de harina de trigo. Después se añadieron aproximadamente 51 g de QP25000CL con mezclamiento. Se añadieron aproximadamente 80 g de agua y se mezcló la premezcla completa durante unos aproximadamente 30 segundos adicionales. Después de este tiempo, se extruyó la premezcla por un tamiz de 0,8 mm y se rompieron las hebras húmedas, después se redondearon en un esferonizador. Después se transfirieron los gránulos húmedos a un secador de lecho fluidizado y se secaron durante 20 minutos a 55 °C. Se tamizó el producto
seco por tamices de 1,18 mm y 0,500 mm. Se designaron los gránulos retenidos por el tamiz de 0,500 mm como producto acabado.
Ejemplo 12. Incorporación de Akoflake FSR sólido por un procedimiento de extrusión.
En otro experimento, se añadió Akoflake FSR, un aceite de colza completamente endurecido, a una escama y se
5 mezcló con aproximadamente 450 g de harina de trigo. Después se añadieron aproximadamente 51 g de QP25000CL con mezclamiento. Se añadieron aproximadamente 90 g de agua y se mezcló la premezcla completa durante aproximadamente unos 30 segundos adicionales. Después de este tiempo, se extruyó la premezcla por un tamiz de 0,8 mm y se rompieron las hebras húmedas, después se redondearon en un esferonizador. Después se transfirieron los gránulos húmedos a un secador de lecho fluidizado y se secaron durante 20 minutos a 55°C. Se
10 tamizó el producto seco por tamices de 1,18 mm y 0,425 mm. Se designaron los gránulos retenidos por el tamiz de 0,425 mm como producto acabado.
Ejemplo 13. Pruebas de granulación.
Los gránulos producidos en los Ejemplos 8-12 se usaron para fabricar pienso por un procedimiento de granulación como se describe en el Ejemplo 7.
15 Los resultados de algunas de las pruebas de granulación usando una forma líquida fundida (masa fundida) de la sustancia hidrófoba fundible se muestran en la Tabla 5. Los resultados demuestran que los gránulos que comprenden un gránulo de infusión de cera presentaban una recuperación de la fitasa de mayor porcentaje cuando se compara con el producto comercial QP2500D, siendo el % de recuperación dependiente de la cera usada. El procedimiento de extrusión descrito en los Ejemplos 8 a 12 dio como resultado un producto suelto que presentaba
20 un grado aumentado de protección enzimática sobre los gránulos tratados con HCO descritos en los Ejemplos 2 a 7 anteriormente.
Tabla 5. Recuperación de actividad enzimática después de granulación.
- Temp., de granulación promedio (ºC)
- % Recuperación (relativa a masa no tratada/% de mejora sobre QP2500D
- QP2500D
- HCO PB3 AP AFM
- 89,0 90,0 91,5 93,0
- 50/0 44/0 35/0 24/0
- 89,7 91,8 93,6
- 96/>92 91/>160 76>216
- 89,5 92,0 93,9
- 89/>78 83/>137 70>191
- 89,7 91,8 93,4
- 84/>68 73/>108 63/>162
- 89,8 91,8 93,4
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- 89,5 91,7
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