WO2020008081A1

WO2020008081A1 - Aditivo alimentario para piensos y utilización del mismo

Info

Publication number: WO2020008081A1
Application number: PCT/ES2018/070475
Authority: WO
Inventors: Sergio Atares Real; Joaquin Romero Lopez; Ignasi SALAET MADORRAN; María FERRER GINES; Miguel Angel Naranjo Olivero; Tula del Carmen YANCE CHAVEZ; Rosa ALIGUE ALEMAY
Original assignee: Fertinagro Biotech SL
Current assignee: Fertinagro Biotech SL
Priority date: 2018-07-03
Filing date: 2018-07-03
Publication date: 2020-01-09
Anticipated expiration: 2021-01-03
Also published as: BR112020020995A2; ES2996786T3; MA68613B1; EP3818835B1; EP3818835A4; EP3818835A1; PT3818835T

Abstract

La invención proporciona un aditivo de piensos destinados a la nutrición animal, por ejemplo ganado estabulado o aves de corral, que incluye una enzima fitasa y una fuente de fosfato cálcico en un único aditivo.

Description

ADITIVO ALIMENTARIO PARA PIENSOS Y UTILIZACIÓN DEL MISMO

La presente invención se refiere a un aditivo alimentario para piensos destinados a la nutrición animal, así como a la utilización del mismo. Más concretamente, la invención proporciona un aditivo de piensos destinados a la nutrición animal, por ejemplo ganado estabulado o aves de corral, que incluye en una enzima fitasa y una fuente de fosfato cálcico en un único aditivo.

Los alimentos para animales y aves de corral, generalmente conocidos como piensos compuestos, son piensos que se mezclan a partir de diversas materias primas y aditivos. Los piensos compuestos se pueden preparar como alimentos completos, que proporcionan todos los nutrientes requeridos diariamente, como concentrados que proporcionan una parte de la ración (proteína, energía) o como suplementos, que proporcionan micronutrientes adicionales, por ejemplo minerales y vitaminas. Un ingrediente principal utilizado en los preparados comerciales son granos de cereales o leguminosas, por ejemplo maíz, soja, sorgo, avena, cebada y mezclas de los mismos.

Dentro de la industria de los alimentos para animales, también es de relevancia la venta y fabricación de premezclas. Las premezclas pueden estar compuestas por microingredientes que se mezclan en raciones comerciales o que se producen individualmente para obtener alimentos para animales. Los microingredientes pueden incluir nutrientes, vitaminas, minerales, conservantes químicos, antibióticos, productos de fermentación, enzimas y otros ingredientes esenciales.

Así, las mezclas de piensos normalmente se formulan de acuerdo con los requisitos específicos del animal de destino. Los fabricantes de alimentos preparan las mezclas comprando los productos, es decir, los ingredientes principales, por ejemplo cereales como maíz, soja, sorgo, avena y cebada, y los microingredientes deseados y mezclándolos o combinándolos en un molino de piensos según las especificaciones proporcionadas por un nutricionista. Estas mezclas pueden obtenerse en forma de harinas, pellets o pastas.

Habitualmente, a los piensos se les añade una fuente de fósforo y calcio, tal como fosfato monocálcico con una riqueza en fósforo superior al 22% o fosfato dicálcico con una riqueza en fósforo del 18%.

Aunque los microingredientes proporcionan una fuente altamente biodisponible de fósforo inorgánico, el fósforo orgánico también está presente en la alimentación animal en el tejido vegetal que constituye el ingrediente principal. Sin embargo, este fósforo orgánico está presente como ácido fítico, inositol hexafosfato (fitato), que no puede ser digerido por animales no rumiantes.

Entre los macronutrientes minerales presentes en los piensos, uno de los más importantes es el fósforo. Aunque éste suele encontrarse presente en altas cantidades en las dietas, no es asimilado correctamente en la mayoría de los casos. De la cantidad total consumida de este mineral, solamente 33% es retenido, mientras que 67% restante es desechado en las heces (Helander et al., Effects of supplementary Aspergillus niger phytase on the availability of plant phosphorus, other minerals and nuthents in growing pigs fed on high-pea diets, Journal Animal Physiology and Nutrition, 76: 66-79, 1996).

La problemática en la asimilación del fósforo y otras sustancias esenciales, se debe a la presencia de factores antinutricionales en los alimentos, que actúan uniéndose a los nutrientes, ocasionando una disminución en la disponibilidad de éstos (Adeola et al., Phytase-induced changes in mineral utilization in zinc supplemented diets for pigs, Journal Animal Science, 73: 3384-339,1995; Huyghebaert, G., The response of broiler chicks to phase feeding for P, Ca and phytase, Archiv fur Gefluegelkunde, 60: 132-14, 1996).

Entre los factores antinutricionales relacionados con el metabolismo del fósforo está el ácido fítico, abundante en cereales y leguminosas, cuya presencia puede vahar desde el 2% en cereales como la soja, hasta el 4% en maíz y trigo (Frontela et al. , Empleo de fitasas como ingrediente funcional en alimentos, Archivos Latinoamericanos de Nutrición, 58(3): 215-220, 2008).

El ácido fítico es un ácido carboxílico con un pKa inferior a 3,5, el cual posee en su estructura seis protones fuertemente acoplados con un pKa de entre 4,6 a 10, lo que confiere a la estructura un fuerte potencial de quelación sobre minerales esenciales como el calcio, así como la capacidad de unirse a proteínas, aminoácidos y azúcares e inhibir algunas enzimas digestivas, como tripsina y quimotripsina, alfa-amilasas, tirosinasas y pepsinas. Al establecerse las uniones iónicas entre el ácido fítico y los nutrientes, se forman quelatos insolubles llamados fitatos, los cuales son un grupo amplio de compuestos altamente complejos que no pueden ser asimilados por organismos no rumiantes (Romero et al., Efecto de una fitasa en la digestibilidad y actividad de la tripsina y quimiotripsina en cerdos destetados, Archivos de Zootecnia, 58(223): 363-369, 2008). Por consiguiente, todo lo que esté unido a este compuesto no será aprovechado en su totalidad. Por otra parte, dado que entonces el fósforo orgánico no está disponible para el animal, se excreta al ambiente circundante, lo cual constituye un peligro potencial para el entorno inmediato en caso de aportarse al medio ambiente en grandes cantidades.

Para evitar este problema, se conoce la técnica de añadir una enzima fitasa al pienso como ingrediente separado.

Las fitasas forman parte de un subgrupo de enzimas de la familia de las fosfatasas ácidas, las cuales son del tipo hidrolasas. Éstas actúan rompiendo los enlaces fosfomonoéster degradando los fitatos a mioinositol hexafosfato y fósforo inorgánico, los cuales tienen menor o nulo efecto quelante (Kim et al., 2006). De esta forma, el fósforo orgánico se convierte en una fuente adicional de fósforo. La actividad Fitasa se mide por unidades FTU, siendo una unidad FTU la cantidad de enzima necesaria para liberar 1 pmol de ortofosfato inorgánico por minuto en una solución que contiene 0,0051 mol/l de fitato de sodio a pH 5,5 y a una temperatura de 37°C. Por ejemplo en la EP 1465655 se describe una fitasa termo-resistente y su uso en un producto alimenticio para el ganado.

Igualmente, los fosfatos son fuentes importantes de Ca, cuya riqueza es inversa al contenido en P, la suplementación de minerales, en particular de calcio, se realiza en forma de harinas de huesos, actualmente muy cuestionadas, fosfatos tricálcicos, bicálcicos y monocálcicos.

Sin embargo, el inconveniente surge a la hora de mezclar algunas fitasas con las diferentes fuentes de fosfatos cálcicos, en particular fosfato monocálcico, fosfato bicálcico o una mezcla de ambos.

Así, se ha descrito que el Ca²⁺ tiene un efecto inhibidor de la actividad fitasa a concentraciones superiores a 1 ,5 mM (R. P. Igamnazarov et al., Effect of metal ions on the activity of extracellular phytase of Bacterium sp, Chem Nat Compd (1999) 35: 661 , https://doi.org/10.1007/BF02236298). Igualmente, Alberto A. Neira-Vielma et al., en Biotechnology Reports (2018), volumen 17, páginas 49 - 54, indican que, en un estudio de la posible aplicación industrial de una fitasa, la actividad fitasa se veía inhibida en un 50% por la presencia del ¡on calcio a concentraciones de 10 y 20 mM.

Lei, X.G. et al. (Calcium level affects the efficacy of supplemental microbial phytase in corn-soybean meal diets of weanling pigs, J. Anim. Sci. , 72, 139-143, 1994) también indican que la respuesta a un nivel dado de fitasa exógena puede verse afectada por la cantidad de calcio y/o la relación Ca/P, el nivel de P y el nivel de fitato de la dieta. Así, una alta relación molar Ca/fitato presente en la dieta puede dar lugar a la formación de complejos Ca-fitatos muy insolubles en el medio intestinal. Se cree también que un exceso de Ca puede reducir la actividad enzimática al competir con las fitasas por su lugar preferente de acción (Kornegay, E.T. y Qian, H. (1996) Replacement of inorganic phosphorus by microbial phytase for young pigs fed on a maize-soybean-meal diet. Br. J. Nutr., 76, 563-578, 1999). En estudios con cerdos, se obtiene una mayor respuesta a las fitasas -mejor utilización del P- cuando la relación Ca total/P total se mantiene entre 1 :1 y 1 ,1 :1 ; niveles más altos de Ca reducen la absorción de P y la utilización de los fitatos (Jongbloed et al., (1996) en Coelho. M. B. and Kornegay, E. T. (ed), Phytase in Animal Nutrition and Waste Management: 393-400. BASF Corp., NJ). También se ha señalado que un aumento en el nivel de vitamina D de la dieta (6600 Ul/kg) disminuye parcialmente el efecto negativo que un nivel normal de Ca ejerce sobre la actividad fitásica, pero no produce mejora cuando el nivel de Ca es bajo (Lei et al., supra). Sin embargo, no observa ningún aumento en la utilización del P mediante la adición de 2.000 Ul de vitamina de D/kg a una dieta con o sin fitasas (L¡ et al. (1998), Effect of microbial phytase, vitamin D3, and citric acid on growth performance and phosphorus, nitrogen and calcium digestibility in growing swine. Anim. Feed Sci. Technol., 73, 173-186).

También se ha descrito en la literatura la sensibilidad de las fitasas a la presencia de fósforo soluble en forma de fosfato (Tao Wang et al. (2015), International Conference on Chemical, Material and Food Engineehng (CMFE-2015). Enzymatic Properties of Phytase from Escherichia coli DFI5a4,5; Kim, Dong-FIyun et al. (1999), Biotechnology Letters, 925-927, Enzymatic evaluation of Bacillus amyloliquefaciens phytase as a feed additive).

Por ello, habitualmente, en los piensos se incorporan fuentes de calcio en forma de fosfatos cálcicos y fitasas como aditivos independientes, dado que, como se ha mencionado anteriormente, la mezcla directa de estos dos aditivos no es viable por la inhibición que los fosfatos provocan sobre la actividad fitasa.

Por ejemplo en la EP2368440B1 se describe un aditivo para piensos que puede incluir una fitasa y macrominerales como calcio o fósforo que se adicionan al pienso por separado.

La presente invención soluciona las desventajas de los aditivos conocidos actualmente en el estado de la técnica, proporcionando un aditivo que incluye tanto una fuente de fósforo como una fitasa, en particular un aditivo que incluye fosfatos monocálcicos y bicálcicos que contienen una enzima fitasa, sin que la fitasa pierda su actividad. Para ello, en general, la invención se basa en la inclusión de la enzima fitasa en una matriz de fibra orgánica a la que se incorpora un agente quelante natural de calcio.

Como se ha mencionado, la invención proporciona un aditivo alimentario para piensos que incluye en una enzima fitasa y una fuente de fosfato cálcico en un único aditivo.

Así, en una forma de realización, el aditivo de la invención comprende:

- Una mezcla líquida de un polialcohol junto con

i) una fitasa en una cantidad adecuada para proporcionar una actividad final de fitasa de entre 10.000 y 100.000 FTU/ml, siendo FTU la cantidad de enzima necesaria para liberar 1 pmol de ortofosfato inorgánico por minuto en una solución que contiene 0,0051 mol/l de fitato de sodio a pH 5,5 y una temperatura de 37°C;

¡i) fibra vegetal molida con un diámetro máximo de partícula de 250 pm, iii) ácido cítrico en una concentración entre un 1 - 5% en peso con respecto al peso total de la mezcla líquida como agente quelante, estabilizándose el pH a pH 5 y

- Una fuente de fósforo como fosfato monocálcico, fosfato monobicálcico o una combinación de ambos en forma de barros desfluorinados o granulados.

Preferentemente el polialcohol incluido como fase líquida en el aditivo de la invención se selecciona de entre glicoles tales como etilenglicol, propilenglicol, butilenglicol, polietelinglicol, polipropilenglicol, polibutilenglicol o combinaciones de los mismos.

Preferentemente, la cantidad de polialcohol presente en el aditivo se selecciona de entre el 2 y el 80% en peso con respecto al peso total de la mezcla líquida, adaptándose la cantidad de polialcohol a la cantidad de fibra vegetal molida. Preferentemente, la cantidad de fibra vegetal molida presente en el aditivo de la invención oscila entre el 3-5% en peso con respecto al peso total de la mezcla líquida.

En otra forma de realización, el aditivo de la invención comprende:

- Una mezcla sólida de

i) una fitasa en una cantidad adecuada para proporcionar una actividad final de fitasa de entre 10.000 y 100.000 FTU/g, siendo FTU la cantidad de enzima necesaria para liberar 1 pmol de ortofosfato inorgánico por minuto en una solución que contiene 0,0051 mol/l de fitato de sodio a pH 5,5 y una temperatura de 37°C;

¡i) fibra vegetal molida con un diámetro máximo de partícula de 250 pm, iii) ácido cítrico en una concentración entre un 5% - 35% en peso con respecto al peso total de la mezcla sólida como agente quelante, y

- Una fuente de fósforo como fosfato monocálcico, fosfato monobicálcico o una combinación de ambos en forma de polvo desfluorinado.

En esta segunda realización, la cantidad de fibra vegetal molida presente en el aditivo de la invención oscila entre un 2 y un 25% con respecto al peso total de la mezcla sólida.

En ambas realizaciones, como fibra vegetal para el aditivo descrito se puede utilizar cualquier fibra vegetal adecuada conteniendo fitato, por ejemplo cebada, maíz, trigo, salvado de trigo, salvado de arroz o harina de soja. Preferentemente se utiliza salvado de cereal, por ejemplo salvado de trigo o de arroz.

Para las realizaciones descritas, la cantidad de la mezcla líquida o sólida a aplicar a la fuente de fosfato se selecciona de forma el aditivo de la invención contenga entre 100 y 5.000 FTU por gramo.

Aunque la fitasa empleada en la invención no está particularmente limitada, ésta debería mantener su actividad en el rango de pH del tracto gastrointestinal del animal. Por ello, en una realización de la invención se emplea una fitasa termoestable de alta actividad específica, de al menos 1120±150 U/mg, derivada de Serratia odorífera, por ejemplo la descrita en la solicitud de patente WO 2011/141613. La selección de esta fitasa en particular asegura que se mantenga su actividad en un rango amplio de pH de aproximadamente el 3,5 en el estómago a aproximadamente 7 en el intestino.

Es también objeto de la invención el uso del aditivo antes descrito en un pienso para animales convencional, incorporándose dicho aditivo según la invención en una proporción de entre 100 g y 10 kg por cada tonelada de pienso. El uso del aditivo de la invención permite recuperar el 95% de la actividad fitasa en el pienso final.

A este respecto, el aditivo de la invención es de fácil aplicación en la formulación de los piensos, aplicándose por ejemplo por mezcla directa con los otros con los otros componentes de la ración alimentaria directamente o como parte de una premezcla o bien para ser mezclado directamente con piensos ya formulados en forma de harina y que deben ser corregidos en cuanto a sus características nutricionales.

El aditivo de la invención también es adecuado para ser aplicado en mezclas de alimentos (por ejemplo maíz, trigo, cebada, soja, guisante, entre otros) que posteriormente serán molidas para hacer piensos en forma de harina, molidos y peletizadas para hacer piensos en forma de pellet, o molidos y humedecidos para formar papillas.

Igualmente, el aditivo de la invención es adecuado también para ser aplicado en un momento posterior a la molienda y previo a la peletización o en su caso a la generación de la papilla.

Ejemplos La invención se ¡lustra a continuación en base a ejemplos de realización de la misma. Estos ejemplos son ilustrativos de la invención y no deben considerarse como limitativos de la misma. Ejemplo 1 :

Se prepara una solución A conteniendo 71.325±1.227 FTU/ml aportadas por la fitasa de Serratia odorífera descrita en la WO 2011/141613, un 2% en peso de salvado de trigo molido y un 2,5% en peso de ácido cítrico, así como un 30% en peso de polietilenglicol.

Con fines comparativos, se prepara una solución control (B) que solo contiene dicha fitasa en una proporción similar (70.326±1.319 FTU/ml).

Ambas soluciones se añaden a tres fuentes de fosfato granulado en concentraciones del 0,5, 1 y 1 ,5%: 1. fosfato monocálcico (con un tamaño medio de partícula de 2,5±1 mm), 2. fosfato bicálcico (con un tamaño medio de partícula de 2,5±1 mm) y 3. fosfato monocálcico (con un tamaño medio de partícula de 1 ,0±0,2 mm).

Finalmente se mide la actividad real de cada combinación, obteniéndose los resultados mostrados en la siguiente tabla 1 :

Tabla 1

Como se observa de los resultados obtenidos, el aditivo de la invención incluyendo de fitasa, salvado de trigo molido, ácido cítrico y polietilenglicol, así como una fuente de fósforo, retiene la actividad fitasa en mucha mayor medida que la fitasa sola.

Ejemplo 2: Se prepara una solución A conteniendo 42.524±2.587 FTU/ml aportadas por la fitasa de Escherichia coli, un 2% en peso de salvado de trigo molido y un 2,5% en peso de ácido cítrico, así como un 30% en peso de polietilenglicol.

Con fines comparativos, se prepara una solución control (B) que solo contiene dicha fitasa en una proporción similar (45.364±1725 FTU/ml).

Ambas soluciones se añaden a tres fuentes de fosfato granulado en concentraciones del 1 , 1 ,5 y 2%: 1. fosfato monocálcico (con un tamaño medio de partícula de 2,5±1 mm), 2. fosfato bicálcico (con un tamaño medio de partícula de 2,5±1 mm) y 3. fosfato monocálcico (con un tamaño medio de partícula de 1 ,0±0,2 mm).

Finalmente se mide la actividad real de cada combinación, obteniéndose los resultados mostrados en la siguiente tabla 2:

Tabla 2

Ejemplo 3:

Se prepara una solución A conteniendo 10.420±351 FTU/ml aportadas por una fitasa de Serratia odorífera, un 2% en peso de salvado de trigo molido y un 5,0% en peso de ácido cítrico.

Con fines comparativos, se prepara una solución control B que solo contiene dicha fitasa en la misma proporción. Las soluciones A y B se secan por métodos de spry-drying.

Se cuantifica la actividad de los productos secos:

Secado de A (SA): 53.785±2.168 FTU/gramo

Secado de B (SB): 67.524±3.128 FTU/gramo

Ambos productos secos se añaden a dos fuentes de fosfato en polvo en concentraciones del 2, 5 y 10%: 1. fosfato monocálcico y 2. fosfato bicálcico Finalmente se mide la actividad real de cada producto, obteniéndose los resultados mostrados en la siguiente tabla 3:

Tabla 3

Como se observa de los resultados obtenidos, el aditivo de la invención incluyendo fitasa, salvado de trigo molido y ácido cítrico, en su caso un polialcohol, así como una fuente de fósforo retiene la actividad fitasa en mucha mayor medida que en caso de la fitasa sola.

Claims

REIVINDICACIONES

Aditivo alimentario para piensos de nutrición animal, comprendiendo el aditivo una mezcla líquida de un polialcohol junto con i) una fitasa en una cantidad adecuada para proporcionar una actividad final de fitasa de entre 10.000 y 100.000 FTU/ml, siendo FTU la cantidad de enzima necesaria para liberar 1 pmol de ortofosfato inorgánico por minuto en una solución que contiene 0,0051 mol/l de fitato de sodio a pH 5,5 y una temperatura de 37°C;

¡i) fibra vegetal molida con un diámetro máximo de partícula de 250 pm, iii) ácido cítrico en una concentración entre un 1 -5% en peso con respecto al peso total de la mezcla líquida como agente quelante, estabilizándose el pH a pH 5 y una fuente de fósforo como fosfato monocálcico, fosfato monobicálcico o una combinación de ambos en forma de barros desfluorinados o granulados.

Aditivo alimentario para piensos según la reivindicación 1 , caracterizado porque el polialcohol es un glicol.

Aditivo alimentario para piensos según la reivindicación 2, caracterizado porque el glicol se selecciona de entre etilenglicol, propilenglicol, butilenglicol, polietelinglicol, polipropilenglicol, polibutilenglicol o combinaciones de los mismos.

Aditivo alimentario para piensos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cantidad de polialcohol presente en el aditivo se selecciona de entre el 2 y el 80% en peso, con respecto al peso total de la mezcla líquida.

5. Aditivo alimentario para piensos de nutrición animal, comprendiendo el aditivo una mezcla sólida de i) una fitasa en una cantidad adecuada para proporcionar una actividad final de fitasa de entre 10.000 y 100.000 FTU/ml, siendo FTU la cantidad de enzima necesaria para liberar 1 pmol de ortofosfato inorgánico por minuto en una solución que contiene 0,0051 mol/l de fitato de sodio a pH 5,5 y una temperatura de 37°C;

¡i) fibra vegetal molida con un diámetro máximo de partícula de 250 pm, iii) ácido cítrico en una concentración entre un 5% - 35% en peso con respecto al peso total de la mezcla sólida como agente quelante, y una fuente de fósforo como fosfato monocálcico, fosfato monobicálcico o una combinación de ambos en forma de polvo desfluorinado.

6. Aditivo alimentario para piensos según la reivindicación 1 , caracterizado porque la cantidad de fibra vegetal molida presente en el aditivo oscila entre el 3-5% en peso con respecto al peso total de la mezcla líquida.

7. Aditivo alimentario para piensos según la reivindicación 5, caracterizado porque la cantidad de fibra vegetal molida presente en el aditivo de la invención oscila entre un 2 y un 25% con respecto al peso total de la mezcla sólida.

8. Aditivo alimentario para piensos según las reivindicaciones 1 o 5, caracterizado porque como fibra vegetal se utiliza cebada, maíz, trigo, salvado de trigo, salvado de arroz o harina de soja.

9. Aditivo alimentario para piensos según la reivindicación 8, caracterizado porque la fibra vegetal es salvado de cereal, preferentemente trigo o arroz.

10. Aditivo alimentario para piensos según las reivindicaciones 1 o 5, caracterizado porque la cantidad de mezcla líquida o sólida a aplicar a la fuente de fosfato respectivamente se selecciona para que el aditivo contenga entre 100 y 5.000 FTU por gramo. 11. Aditivo alimentario para piensos según las reivindicaciones 1 o 5, caracterizado porque la fitasa es una fitasa termoestable de alta actividad específica, de al menos 1120±150 U/mg, derivada de Serratia odorífera.

12. Utilización del aditivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores para la producción de un pienso para animales aditivado, donde el aditivo se aplica al pienso en una proporción de entre 100 g y 10 kg por cada tonelada de pienso.