BR112016012535B1

BR112016012535B1 - Método para analisar uma ração para suíno ou aves domésticas

Info

Publication number: BR112016012535B1
Application number: BR112016012535-5A
Authority: BR
Inventors: Kyle McKinney; Benjamin Henry; Allyson Lovell; Patrick Becker; Rebecca A. Timmons
Original assignee: Alltech Inc
Priority date: 2013-12-17
Filing date: 2014-02-11
Publication date: 2022-02-15
Also published as: AU2014367219B2; EP3082477B1; MX2016007781A; IL245523A0; PE20161148A1; KR20160098232A; CR20160265A; CA2929221A1; SG11201603432TA; IL245523B; BR112016012535A2; US9672331B2; CN106061294B; CA2929221C; PH12016501063A1; ZA201603427B; KR102264109B1; AU2014367219A1; EP3082477A4; CN106061294A

Abstract

método para analisar uma ração para suíno ou aves domésticas. a presente invenção refere-se a sistemas e métodos para a análise de rações animais e para ajustar as rações animais para melhorar a digestibilidade de componentes da ração animal. a digestibilidade da ração animal pode ser determinada ao executar a digestão in vitro da ração e ao analisar as concentrações de componentes residuais na ração digerida pela espectroscopia nir. as composições de ração animal podem ser ajustadas para melhorar a digestibilidade dos componentes na ração. os sistemas e os métodos do presente pedido de patente podem ser usados para determinar o efeito de um aditivo na digestibilidade da ração.

Description

REFERÊNCIA REMISSIVA A PEDIDOS DE PATENTE RELACIONADOS

[001] O presente pedido de patente está sendo depositado em 11 de fevereiro de 2014, como Pedido de Patente PCT Internacional, e reivindica a prioridade ao Pedido de Patente U.S. n° de Série 14/109.926, depositado em 17 de dezembro de 2013, cuja divulgação é incorporada a título de referência no presente documento em sua totalidade.

CAMPO

[002] A presente invenção refere-se aos sistemas e aos métodos para ajustar rações animais. Em particular, o presente pedido de patente refere-se aos sistemas e aos métodos in vitro para analisar a ração animal quanto à digestibilidade dos nutrientes.

ANTECEDENTES

[003] Os nutrientes na ração animal se tornam disponíveis ao animal pela digestão da ração no trato gastrointestinal do animal. Os nutrientes que são digeridos são absorvidos e usados pelo animal para energia, crescimento e desenvolvimento. Os nutrientes que não são digeridos, na maioria das vezes, passam através do trato intestinal do animal, o que diminui o valor nutritivo da ração. A digestibilidade da ração animal pode ser avaliada ao usar modelos de digestão in vitro ou in vivo e ao analisar os nutrientes restantes na ração digerida por métodos analíticos de química a úmido. Um inconveniente dos métodos existentes é que eles são específicos para uma ração particular, caros e demorados. Portanto, seria vantajosa a provisão de uma maneira amplamente aplicável, menos cara e menos demorada para analisar a digestibilidade da ração animal.

SUMÁRIO

[004] O presente pedido de patente refere-se aos sistemas e aos métodos para analisar as rações animais e para ajustar as rações animais para melhorar a digestibilidade de componentes da ração animal. Em particular, o presente pedido de patente refere-se a uma digestão in vitro de uma amostra de ração animal e à análise NIR, tal como definido no presente documento, da amostra da ração digerida para determinar a digestibilidade dos componentes da ração animal. Nas modalidades do presente pedido de patente, uma amostra de uma ração animal é digerida ao usar um procedimento in vitro que foi projetado para ser similar na digestão do animal in vivo. A amostra da ração animal digerida é escaneada através de espectroscopia NIR para gerar os dados espectrais que são comparados a um modelo de computador para prover uma concentração predita de pelo menos um componente residual na amostra da ração animal digerida. A predição da concentração de pelo menos um componente residual permite uma determinação da digestibilidade desse componente na composição de ração animal. Por exemplo, a proteína é um componente de composições de ração animal e, após a digestão, as quantidades residuais de proteína são determinadas e fornecem uma medida da digestibilidade da proteína na amostra da ração animal. As composições de ração animal podem ser selecionadas e/ou ajustadas para melhorar a diges- tibilidade dos componentes tais como as proteínas, o fósforo, os carboidratos, as gorduras, a energia bruta, ou fibras. O ajuste de composições de ração animal compreende a adição de um ou mais pós- aditivos. Vários pós-aditivos podem ser testados para determinar se tais pós-aditivos melhoram a digestibilidade de componentes da ração animal.

[005] O presente pedido de patente inclui um método para analisar a ração, o qual compreende a digestão de uma amostra da ração animal in vitro ao usar pelo menos uma enzima para gerar a ração animal digerida que compreende pelo menos um componente residual; o escaneamento da ração animal digerida ao usar espectroscopia NIR para gerar dados espectrais; e a comparação dos dados espectrais a um modelo de computador do componente residual para gerar uma concentração predita de pelo menos um componente residual da ração animal digerida. Os métodos tal como descrito no presente documento são métodos de uso de modelos de computador NIR para predizer o tipo e a quantidade de componentes residuais na amostra digerida in vitro da ração animal. Nas modalidades, tais métodos são úteis para selecionar uma composição de ração e/ou ajustar a composição de ração para melhorar a digestibilidade de componentes da ração.

[006] Nas modalidades do presente pedido de patente, a digestão de uma amostra da ração animal compreende o uso de pepsina ou de pancreatina ou de ambas. Em outras modalidades, a digestão de uma amostra da ração animal também compreende a separação da amostra digerida em um componente sólido e um componente líquido, e o escaneamento da ração animal digerida compreende o escanea- mento do componente sólido. Em ainda outras modalidades, pelo menos um componente residual é selecionado do grupo que consiste em proteínas, fósforo, gordura, energia bruta, carboidratos, e fibras. Em outras modalidades, a amostra da ração animal compreende um pré- aditivo. Nas modalidades, o pré-aditivo compreende pelo menos uma enzima.

[007] Nas modalidades do presente pedido de patente, os dados espectrais são comparados ao usar um método implementado por computador que compreende a recepção dos dados espectrais da amostra digerida e a comparação dos dados espectrais a um modelo de computador do componente residual para obter uma concentração predita de pelo menos um componente residual.

[008] Nas modalidades do presente pedido de patente, o método da reivindicação 1 também compreende: o ajuste da composição de ração animal para obter um perfil nutritivo predeterminado para o animal com base na concentração predita de pelo menos um componente residual da amostra da ração animal digerida. Em outras modalidades, o ajuste da composição de ração animal para obter um perfil nutritivo predeterminado para o animal compreende a adição de pelo menos um pós-aditivo. Nas modalidades, o pós-aditivo pós compreende uma enzima.

[009] O presente pedido de patente também inclui o ajuste da composição de ração animal que compreende as etapas de: identificação de um perfil nutritivo predeterminado de um componente da ração na composição de ração animal; predição de uma concentração de um componente residual do componente da ração em uma composição de ração animal por um método que compreende: a digestão da amostra da ração animal in vitro ao usar pelo menos uma enzima para gerar a ração animal digerida que compreende pelo menos um componente residual; o escaneamento da ração animal digerida ao usar de espec- troscopia NIR para gerar dados espectrais; a comparação dos dados espectrais a um modelo de computador de pelo menos um componente residual para gerar uma concentração predita do componente residual; e o ajuste da composição de ração animal para obter o perfil nutritivo predeterminado do componente da ração com base na concentração predita de pelo menos um componente residual. Nas modalidades do presente pedido de patente, o componente da ração é selecionado do grupo que consiste em proteínas, fósforo, gordura, energia bruta, carboidratos, fibras e as combinações destes. Em outras modalidades, pelo menos um componente residual é selecionado do grupo que consiste em proteínas, fósforo, gordura, energia bruta, carboidratos, e fibras.

[010] Nas modalidades do presente pedido de patente, a digestão de uma amostra da ração animal compreende o uso de pepsina ou de pancreatina, ou de ambas. Em outras modalidades, a digestão de uma amostra da ração animal também compreende a separação da amostra digerida em um componente sólido e um componente líquido, e o escaneamento da ração animal digerida compreende o escanea- mento do componente sólido. Em outras modalidades, a amostra da ração animal compreende um pré-aditivo. Nas modalidades, o pré- aditivo compreende pelo menos uma enzima.

[011] Nas modalidades do presente pedido de patente, os dados espectrais são comparados ao usar um método implementado por computador que compreende a recepção dos dados espectrais da amostra digerida e a comparação dos dados espectrais a um modelo de computador do componente residual para obter uma concentração predita de pelo menos um componente residual.

[012] Nas modalidades do presente pedido de patente, o ajuste da composição de ração animal compreende a adição de um pós- aditivo à ração. Nas modalidades, o pós-aditivo compreende pelo menos uma enzima. Nas modalidades, o pós-aditivo ajusta a quantidade do componente residual na ração digerida.

[013] O presente pedido de patente também inclui um método para desenvolver um modelo de computador para analisar a ração, o qual compreende etapas de: digestão de uma pluralidade de amostras da ração animal in vitro ao usar pelo menos uma enzima para gerar uma pluralidade de amostras da ração animal digerida, em que cada amostra da pluralidade de amostras da ração animal digerida compreende pelo menos um componente residual; o escaneamento de cada amostra da pluralidade de amostras de ração animal digerida ao usar espectroscopia NIR para gerar dados espectrais para cada amostra da pluralidade de amostras de ração animal digerida; a determinação da concentração de pelo menos um componente residual em cada amostra da pluralidade de amostras da ração animal digerida ao usar um método de química a úmido; e a geração de um modelo de computador para estabelecer uma relação preditiva entre a concentração de pelo menos um componente residual de cada amostra da pluralidade de amostras da ração animal digerida aos dados espectrais de uma amostra correspondente da pluralidade de amostras da ração animal digerida.

[014] Em algumas modalidades do presente pedido de patente, a etapa de escaneamento de cada amostra da pluralidade de amostras digeridas da ração também compreende etapa de manipulação matemática dos dados espectrais de cada amostra da pluralidade de amostras da ração animal digerida. Em outras modalidades, a geração de um modelo de computador compreende um método implementado por computador que compreende as etapas de: recepção dos dados espectrais para cada amostra da pluralidade de amostras da ração animal digerida; a relação dos dados espectrais para cada amostra da pluralidade de amostras da ração animal digerida à concentração de pelo menos um componente residual em uma amostra correspondente da pluralidade de amostras da ração animal digerida; e o estabelecimento de uma relação preditiva com base nos dados espectrais e na concentração de pelo menos um componente residual da pluralidade de amostras da ração animal digerida para gerar o modelo de computador.

[015] Nas modalidades do presente pedido de patente, a digestão da pluralidade das amostras da ração animal compreende o uso de pepsina ou de pancreatina, ou de ambas. Em outras modalidades, a digestão de uma amostra da ração animal também compreende a separação da amostra digerida em um componente sólido e um componente líquido, e o escaneamento da ração animal digerida compreende o escaneamento do componente sólido. Em ainda outras modalidades, pelo menos um componente residual é selecionado do grupo que consiste em proteínas, fósforo, gordura, energia bruta, carboidratos, e fibras.

[016] Nas modalidades do presente pedido de patente, o método de química a úmido compreende a análise de cada amostra da pluralidade de amostras digeridas da ração quanto à concentração de pelo menos um componente residual selecionado do grupo que consiste em proteínas, fósforo, gordura, energia bruta, carboidratos, e fibras. Em outras modalidades, o método de química a úmido compreende a misturação do componente sólido com um líquido para formar uma mistura; e a análise da composição da mistura quanto à concentração de pelo menos um componente residual selecionado do grupo que consiste em proteínas, fósforo, gordura, energia bruta, carboidratos e fibras em cada amostra da pluralidade de amostras da ração animal digerida.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[017] A figura 1 mostra um diagrama esquemático das modalidades dos métodos do presente pedido de patente.

[018] A figura 2 mostra os dados espectrais NIR exemplificadores de amostras de ração de aves domésticas processadas de acordo com uma modalidade do presente pedido de patente.

[019] A figura 3 mostra um modelo de NIR para a proteína na ração das aves domésticas processada de acordo com uma modalidade do presente pedido de patente.

[020] A figura 4 mostra um modelo de NIR para o fósforo na ração das aves domésticas processada de acordo com uma modalidade do presente pedido de patente.

[021] A figura 5 mostra um modelo de NIR para a energia bruta na ração das aves domésticas processada de acordo com uma moda- lidade do presente pedido de patente.

[022] A figura 6 mostra os dados espectrais NIR exemplificadores para amostras de ração de suínos processada de acordo com uma modalidade do presente pedido de patente.

[023] A figura 7 mostra um modelo de NIR para a proteína na ração de suínos processada de acordo com uma modalidade do presente pedido de patente.

[024] A figura 8 mostra um modelo de NIR para a energia bruta na ração de suínos processada de acordo com uma modalidade do presente pedido de patente.

DESCRIÇÃO DETALHADA Definições

[025] Os artigos "um" e "uma" são usados no presente documento para se referir a um ou mais de um (isto é, pelo menos um) do objeto gramatical do artigo. A título de exemplo, "um elemento" significa um elemento ou mais de um elemento.

[026] Tal como usado no presente pedido de patente, o termo "aditivo" refere-se a uma substância adicionada a uma outra substância. Por exemplo, um aditivo pode ser adicionado à ração animal para melhorar a digestibilidade de um ou mais componentes da ração. Um aditivo compreende uma enzima, uma mistura de enzimas, uma proteína, uma vitamina, um sal mineral, grãos, maltodextrina, um suplemento, e as combinações destes. Uma "pré-aditivo" é uma substância que se faz presente como um componente de uma amostra da ração animal e não é adicionada à amostra da ração no momento da análise ou imediatamente antes da análise. Um pré-aditivo já está tipicamente presente na ração animal usada no campo e inclui, mas sem ficar a elas limitado, uma enzima ou uma mistura de enzimas. Um "pós- aditivo" é uma substância que é adicionada à amostra da composição de ração animal no momento da análise ou imediatamente antes da análise. Um pós-aditivo é adicionado tipicamente à amostra da ração para determinar se o pós-aditivo altera a digestibilidade de um componente da ração e inclui, mas sem ficar a elas limitado, uma enzima ou uma mistura de enzimas.

[027] Tal como usado no presente pedido de patente, o termo "análito" refere-se a um constituinte químico, cujas propriedades (por exemplo, a concentração) devem ser determinadas ao usar um procedimento analítico.

[028] Tal como usado no presente pedido de patente, o termo "animal" refere-se a animais não humanos criados ou usados como uma fonte de alimento. Por exemplo, os animais incluem, mas sem ficar a eles limitados, animais domesticados tais como vacas, cabras, carneiros, cavalos, aves domésticas, búfalos, alpacas, lamas, asnos, mulas, coelhos, galinhas, gansos, perus ou porcos.

[029] Tal como usado no presente pedido de patente, o termo "modelo de computador" refere-se a um modelo que é preditivo da concentração de um componente de uma mistura (por exemplo, ração) com base nos dados espectrais obtidos, por exemplo, por NIR. Nas modalidades do presente pedido de patente, os dados espectrais de cada amostra de uma pluralidade de amostras são relacionados a uma concentração de um componente residual tal como determinado por métodos químicos de química a úmido analítica para cada amostra. O modelo pode ser usado para prover uma estimativa da quantidade (por exemplo, a concentração) de um constituinte de uma amostra desconhecida mediante a comparação do espectro da amostra desconhecida ao modelo.

[030] Tal como usado no presente pedido de patente, os termos "que digere", "digerido" e "digestão" referem-se à alteração de um material ao romper ou decompor os seus componentes. Em algumas modalidades, a digestão é um processo in vitro que usa, por exemplo, ca- lor, produtos químicos e/ou enzimas para romper os componentes do material.

[031] Tal como usado no presente pedido de patente, os termos "ração" ou "ração animal" referem-se a materiais que são consumidos por animais e contribuem com energia e/ou nutrientes à dieta de um animal. As rações animais incluem tipicamente um número de componentes diferentes que podem estar presentes em formas tais como concentrado(s), pré-mistura(s) coproduto(s), ou pelotas. Os exemplos de rações e de componentes da ração incluem, mas sem ficar a eles limitados, a ração misturada total (TMR), o milho, a soja, forragens, grãos, grãos de destilaria, grãos germinados, legumes, vitaminas, aminoácidos, sais minerais, melaço, fibras, forragem, grama, feno, palha, silagem, sementes, folhas, farinha, solúveis e suplementos. Alguns componentes ou constituintes dos componentes da ração animal são detectáveis pela Espectroscopia Quase Infravermelha (NIR). Ou-tros componentes da ração animal não são detectáveis ou então podem mal detectáveis por NIR por causa da baixa concentração, da presença em um complexo que mascare o componente, ou porque as características físicas ou químicas do componente não se prestam à detecção NIR.

[032] Tal como usado no presente pedido de patente, o termo "in vivo" refere-se aos processos que ocorrem dentro de um organismo biológico vivo.

[033] Tal como usado no presente pedido de patente, o termo "in vitro" refere-se aos processos que ocorrem em um ambiente artificial fora do organismo vivo e aos processos ou às reações biológicas que devem ocorrer normalmente dentro de um organismo mas são levadas a ocorrer em um ambiente artificial. Os ambientes in vitro podem incluir, mas sem ficar a eles limitados, tubos de ensaio e a cultura de células.

[034] Tal como usado no presente pedido de patente, o termo "nutriente" refere-se a uma substância que é necessária para que um organismo viva e/ou cresça. Os nutrientes incluem, mas sem ficar a eles limitados, compostos tais como proteínas, gordura, carboidratos (por exemplo, açúcares), fibras, vitaminas, cálcio, ferro, niacina, nitrogênio, oxigênio, carbono, fósforo, potássio, cloreto de sódio, e as misturas destes.

[035] Tal como usado no presente pedido de patente, o termo "espectroscopia NIR" ou "NIR" refere-se ao escaneamento e à medição da absorbância das amostras ao usar a radiação quase infravermelha com comprimentos de onda na faixa de 800 a 2.500 nm para criar um espectro de absorbância. A NIR é usada para medir a absor- bância pelas ligações químicas causadas por sobretons e vibrações de combinação e é mais útil como um método de análise quantitativa indireta. A espectroscopia NIR é usada para predizer a quantidade ou o tipo de um constituinte químico de uma substância mediante a comparação do espectro obtido pelo escaneamento da amostra com uma ca- libração (por exemplo, um modelo de computador). Os espectros também podem ser manipulados matematicamente, por exemplo, pela transformação de Fourier. Os espectrômetros NIR podem ser configurados para operar em um modo de refletância ou de transmitância. Os exemplos específicos de equipamentos NIR incluem Bruker MPA FT- NIR (disponíveis junto à Bruker Optics, Inc., Billerica, MA), e Antaris™ FT-NIR Analyzer (disponível junto à Thermo Scientific em Waltham, MA).

[036] Tal como usado no presente pedido de patente, "perfil de nutrição predeterminado" refere-se a uma quantidade desejada de um componente ou de componentes da ração em uma ração animal para a qual a digestibilidade é uma característica relevante. Um nutricionista ou um fazendeiro podem ajustar uma quantidade desejada de um componente em uma ração particular. Por exemplo, a quantidade de proteína ou aditivo na ração animal pode ter que ser ajustada de modo a levar em consideração a digestibilidade da proteína na ração animal tal como determinado ao usar os métodos descritos no presente documento. Uma ração animal com uma proteína que está em uma forma que é menos digestível pode requerer um aumento de proteína na ração animal e/ou a adição de um pós-aditivo que aumente a digestibi- lidade da proteína nessa ração animal para obter a quantidade desejada.

[037] Tal como usado no presente pedido de patente, uma "concentração predita" refere-se a uma quantidade de um nutriente ou de um componente residual detectado em um amostra de ração digerida ao usar espectroscopia NIR e um modelo de computador. Nas modalidades do presente pedido de patente, a ração animal digerida é esca- neada ao usar espectroscopia NIR para gerar dados espectrais; e os dados espectrais são comparados a um modelo de computador de pelo menos um componente residual para gerar uma concentração predita de pelo menos um componente residual da ração animal digerida. A concentração predita é uma estimativa da concentração real de pelo menos um componente residual na amostra.

[038] [0037]Tal como usado no presente pedido de patente, otermo "componente residual" refere-se a um componente que permanece em uma mistura depois que um ou mais componente foram removidos de e/ou alterados na mistura. Nas modalidades do presente pedido de patente, um componente residual é um componente individual que inclui, mas sem ficar a eles limitado, proteínas, fósforo, gordura, carboidratos, e fibras. Em outras modalidades, um componente residual é uma característica da amostra digerida que inclui, mas sem ficar a eles limitada, o teor de umidade, a energia bruta e o teor de cinzas.

[039] Tal como usado no presente pedido de patente, o termo "amostra da ração animal" refere-se a uma parcela representativa de uma ração animal. Nas modalidades do presente pedido de patente, uma parcela representativa de uma ração animal contém os mesmos componentes em proporções similares àqueles da ração animal. Uma amostra representativa é de preferência homogênea ou substancialmente homogênea.

[040] Tal como usado no presente pedido de patente, o termo "dados espectrais" refere-se aos dados obtidos quando a radiação interage com um material. Por exemplo, os dados espectrais são obtidos quando a radiação a comprimentos de onda quase infravermelhos interage com um material e é absorvida por vibrações de ligações químicas no material. A intensidade da absorbância pode ser medida ao medir a quantidade de radiação refletida de volta ou transmitida através do material a um determinado comprimento de onda. A intensidade de absorção a um determinado comprimento de onda responde à quantidade e aos tipos de ligações químicas no material.

Descrição Detalhada

[041] O presente pedido de patente refere-se aos sistemas e aos métodos para analisar as rações animais. Em particular, o presente pedido de patente refere-se aos sistemas e aos métodos para analisar a digestibilidade de componentes de ração na ração animal. Além disso, os sistemas e os métodos do presente pedido de patente são usados para determinar o efeito de um pré-aditivo e/ou de um pós-aditivo na digestibilidade de um componente da ração.

[042] Os métodos para analisar a ração animal quanto aos componentes da ração envolvem procedimentos (por exemplo, métodos de digestão e métodos de química a úmido) que são caros e demorados, requerendo frequentemente múltiplas partes de equipamentos de laboratório e múltiplos ensaios para componentes diferentes. Uma análise simples que usa um método de química a úmido envolve a divisão de uma amostra em parcelas diferentes para a análise de componentes residuais tais como proteínas, açúcares, fósforo, energia bruta, e gorduras. Essa análise destrói a amostra.

[043] Por outro lado, os sistemas e os métodos providos no presente pedido de patente provêm a concentração predita de múltiplos componentes ao usar uma única amostra, são rápidos, diminuem o tempo e o custo para a análise, e permitem ajustar a composição de ração para melhorar a digestibilidade de componentes da ração na composição de ração animal.

Sistemas e métodos para desenvolver um modelo de computador

[044] O presente pedido de patente inclui um método de desenvolvimento de um modelo de computador para analisar a ração, o qual compreende as etapas de: digestão de uma pluralidade de amostras da ração animal in vitro ao usar pelo menos uma enzima para gerar uma pluralidade de amostras da ração animal digerida, em que cada amostra da pluralidade de amostras da ração animal digerida compreende pelo menos um componente residual; o escaneamento de cada amostra da pluralidade de amostras da ração animal digerida ao usar espectroscopia NIR para gerar dados espectrais para cada amostra da pluralidade de amostras da ração animal digerida; a determinação da concentração de pelo menos um componente residual em cada amostra da pluralidade de amostras da ração animal digerida ao usar um método de química a úmido; e a geração de um modelo de computador para estabelecer uma relação preditiva entre a concentração de pelo menos um componente residual de cada amostra da pluralidade de amostras da ração animal digerida e os dados espectrais de uma amostra correspondente da pluralidade de amostras da ração animal digerida.

Ensaio de digestão in vitro

[045] Para desenvolver o modelo de computador, uma pluralidade de amostras da ração digerida é gerada e analisada. As amostras da ração animal são digeridas in vitro ao usar pelo menos uma enzima.

[046] Os componentes de amostras da ração animal variam dependendo da fonte da amostra da ração. Por exemplo, as fazendas localizadas em regiões geográficas diferentes e/ou que têm raças diferentes de um animal podem ter uma ração com componentes diferentes. Além disso, um nutricionista ou um fazendeiro pode ajustar uma quantidade desejada de um componente em uma ração particular ou selecionar uma ração particular com base na quantidade desejada do componente. Os exemplos das rações e dos componentes da ração incluem, mas sem ficar a eles limitados, a ração misturada total (TMR), o milho, a soja, forragens, grãos, grãos de destilaria, grãos germinados, legumes, vitaminas, aminoácidos, sais minerais, melaço, fibras, forragem, grama, feno, palha, silagem, sementes, folhas, farinha, solúveis e suplementos.

[047] Nas modalidades do presente pedido de patente, é digerida uma pluralidade de amostras diferentes de ração animal para um animal particular, tais como aves domésticas ou suínos. A pluralidade de amostras tem um número suficiente de amostras para prover um modelo de computador com um coeficiente do valor de determinação (R2) de pelo menos 50, 60, 70, 80, 90 ou 100, ou qualquer número entre 50 e 100. Nas modalidades do presente pedido de patente, uma pluralidade de amostras inclui pelo menos 25, 35, 50 ou 100 ou mais amostras. Em modalidades específicas, uma pluralidade de amostras inclui pelo menos 50 amostras singulares.

[048] Nas modalidades do presente pedido de patente, cada amostra é digerida in vitro com pelo menos uma enzima. Nas modalidades do presente pedido de patente, as enzimas e as condições da digestão são selecionadas para serem similares na digestão in vivo do tipo de animal. Nas modalidades, o animal é um animal monogástrico. Nas modalidades, o animal é um suíno ou então aves domésticas. Por exemplo, uma enzima que é envolvida na digestão do estômago é a pepsina, e uma enzima envolvida na digestão intestinal é a pancreati- na. Uma ou ambas dessas enzimas são empregadas no ensaio de digestão in vitro.

[049] Nas modalidades do presente pedido de patente, a pepsina é usada a um pH ácido de menos de 7, 6, 5, 4, 3, 2 ou todos os números intermediários. Em algumas modalidades, a digestão com pepsina é realizada por um tempo que corresponde à digestão in vivo no estômago do animal, por exemplo, pelo menos 1 a 6 horas para um suíno. Por exemplo, cerca de 30 minutos a 2 horas para aves domésticas. As condições do pH, da temperatura e do tempo podem ser ajustadas dependendo do tipo de animal.

[050] Nas modalidades do presente pedido de patente, uma amostra é digerida com pancreatina. Quando uma amostra é digerida com pancreatina, a digestão é realizada a um pH de pelo menos 6,0. Em algumas modalidades, a digestão com pancreatina é realizada por um tempo que corresponde à digestão in vivo no intestino do animal, por exemplo, pelo menos 18 horas a 48 horas para um suíno. Por exemplo, cerca de 30 minutos a 2 horas para aves domésticas. As condições do pH, da temperatura e do tempo podem ser ajustadas dependendo do tipo de animal.

[051] Em algumas modalidades, a amostra da ração animal é digerida com a pepsina seguido pela digestão com a pancreatina sob condições que são similares à digestão in vivo da amostra na espécie animal. Os animais incluem os animais criados ou é usada uma fonte de alimento que inclui, mas sem ficar a eles limitada, vacas, cabras, carneiros, cavalos, aves domésticas, búfalos, alpacas, lamas, asnos, mulas, coelhos, galinhas, gansos, perus ou porcos.

[052] Em algumas modalidades do presente pedido de patente, mais ou menos etapas podem estar presentes no ensaio de digestão in vitro dependendo do processo de digestão in vivo do animal. Por exemplo, para suínos, o ensaio de digestão in vitro inclui, mas sem ficar a elas limitado, uma fase do estômago e uma fase do intestino. Por exemplo, para as aves domésticas um ensaio de digestão in vitro inclui, mas sem ficar a elas limitado, uma fase do papo, uma fase da moela e uma fase do intestino delgado. Em fases do estômago ou da moela, a digestão é realizada a um ácido pH e inclui uma enzima tal como a pepsina. Na fase do intestino, a digestão é realizada a um pH neutro a ligeiramente ácido e inclui uma enzima tal como a pancreati- na. Outras enzimas digestivas podem ser utilizadas. Uma ou mais enzimas digestivas são empregadas em toda ou qualquer combinação de fases.

[053] As amostras da ração animal digerida compreendem pelo menos um componente residual. Um componente residual é um componente que pode permanecer após a digestão de um componente da ração na amostra da ração. Por exemplo, um componente da ração em uma amostra da ração é uma proteína, mas nem toda proteína pode ser digerida no ensaio in vivo ou no ensaio in vitro de modo que um componente de proteína residual permaneça após a digestão. Outros componentes residuais incluem fósforo, gordura, energia bruta, carboidratos, ou fibras.

[054] Nas modalidades do presente pedido de patente, um método de digestão de uma pluralidade de amostras compreende a separação de cada amostra em um componente líquido e um componente sólido. Tipicamente, tal separação ocorre ao usar centrifugação ou filtração.

[055] Cada amostra da pluralidade de amostras digeridas é anali- sada por espectroscopia NIR e por métodos de química a úmido. Espectroscopia NIR

[056] Cada amostra da pluralidade das amostras da ração animal digerida é escaneada ao usar espectroscopia NIR para gerar dados espectrais. A Espectroscopia Quase Infravermelha (NIR, também conhecida como NIRS) é uma tecnologia espectroscópica que é usada para produzir uma concentração predita de pelo menos um componente residual da amostra (por exemplo, a concentração de um análito). A NIR é baseada em comprimentos de onda na faixa de 800 a 2.500 nm, e é mais útil para medir sobretons e vibrações de combinação nas moléculas. Devido ao fato que as medições de NIR não requerem tipicamente quase nenhuma preparação da amostra, a maior parte das amostras pode ser medida sem pré-tratamento, manipulação ou des-truição.

[057] Um instrumento de NIR típico normalmente escaneia a amostra múltiplas vezes através de uma faixa de comprimento de onda selecionado e calcula a média das varreduras para produzir um espectro. Os instrumentos de NIR podem ser configurados para medir a transmitância de amostras transparentes ou a refletância para amostras opacas. Por causa da sobreposição considerável em faixas de so- bretons e combinação das moléculas, as tecnologias de NIR são tipicamente baseadas em técnicas de calibração multivariada. Os modelos de computador de NIR podem compreender modelos (por exemplo, calibrações) para múltiplos análitos e podem incluir dezenas, centenas, ou até mesmo milhares de amostras.

[058] Nas modalidades do presente pedido de patente, os dados espectrais são processados para colocar os mesmos em uma forma útil para gerar um modelo. Nas modalidades do presente pedido de patente, os dados espectrais são matematicamente manipulados para minimizar o ruído, extrair os componentes principais e/ou para subtrair o fundo.

[059] Nas modalidades do presente pedido de patente, as amostras digeridas são separadas em um componente líquido e um componente sólido, e o componente sólido é escaneado. O componente sólido compreende pelo menos um componente residual. Os escanea- mentos NIR podem identificar mais de um componente de uma mistura, bem como prover uma concentração predita de cada um dos componentes em uma mistura. Os escaneamentos NIR geram os dados espectrais que são usados para desenvolver um modelo de computador para cada um dos componentes residuais.

Análise Química

[060] As amostras que são escaneadas em NIR também são analisadas ao usar métodos analíticos, isto é, métodos de química a úmido. Os métodos químicos a úmido incluem os métodos de referência primários usados para a análise de componentes tais como proteínas, fósforo, gordura, energia bruta, carboidratos, ou fibras. Tais ensaios são conhecidos dos elementos versados na técnica. Para a proteína, os métodos de análise incluem a determinação do nitrogênio e a análise por espectroscopia visível ultravioleta. Para o fósforo, os métodos de análise incluem a determinação do fósforo pelo sistema de plasma acoplado indutivamente. A energia bruta pode ser determinada em um calorímetro de bomba.

[061] Os métodos químicos analíticos podem ser usados em amostras líquidas ou secas. Nas modalidades do presente pedido de patente, uma amostra digerida é separada em um componente líquido e um componente sólido. Ambos os componentes podem ser analisados ao usar métodos de química a úmido. Por exemplo, o fósforo liberado pode ser determinado no componente líquido e o fósforo residual pode ser determinado no componente sólido. Em algumas modalidades, o componente sólido é misturado com um líquido a fim de facilitar a análise química a úmido de pelo menos um componente residual no componente sólido.

[062] A análise química molhada provê uma concentração de pelo menos um componente residual em cada uma das amostras digeridas. Nas modalidades do presente pedido de patente, múltiplos componentes residuais são medidos.Geração de um modelo de computador

[063] Nas modalidades do presente pedido de patente, um método compreende a geração de um modelo de computador ao estabelecer uma relação preditiva entre a concentração de pelo menos um componente residual de cada amostra da pluralidade de amostras da ração animal digerida e os dados espectrais de uma amostra correspondente de cada amostra da pluralidade de amostras da ração animal digerida.

[064] Os espectros de várias amostras são relacionados aos resultados da química a úmido ao usar a manipulação matemática dos dados através de um método implementado por computador para produzir a calibração. Nas modalidades do presente pedido de patente, um método implementado por computador compreende as etapas de: recepção dos dados espectrais para cada amostra da pluralidade de amostras da ração animal digerida; a relação dos dados espectrais para cada amostra da pluralidade de amostras da ração animal digerida à concentração de pelo menos um componente residual em uma amostra correspondente de cada amostra da pluralidade de amostras da ração animal digerida; e o estabelecimento de uma relação prediti- va com base nos dados espectrais e na concentração de pelo menos um componente residual em cada amostra da pluralidade de amostras da ração animal digerida para gerar o modelo de computador.

[065] Os dados espectrais são gerados com o escaneamento das amostras digeridas. Os dados espectrais podem ser processados ma- tematicamente para serem colocados em uma forma útil para gerar um modelo. Nas modalidades do presente pedido de patente, os dados espectrais são matematicamente manipulados para minimizar o ruído, extrair os componentes principais e/ou para subtrair o fundo.

[066] Os dados espectrais de cada amostra são relacionados então à concentração de pelo menos um componente residual da amostra correspondente tal como determinado pelos métodos de química a úmido. A relação dos dados espectrais à concentração de pelo menos um componente residual ocorre quando a concentração de pelo menos um componente residual para a amostra particular é inserida no espectrômetro NIR.

[067] A relação entre a concentração de pelo menos um componente residual em cada amostra da pluralidade das amostras é usada para gerar um modelo ao usar um ou mais métodos estatísticos para estabelecer uma relação predita entre a concentração de pelo menos um componente residual em uma amostra e os dados espectrais para esses dados. Os métodos estatísticos incluem a análise do componente principal, a análise de regressão linear, ou a análise dos menores quadrados parciais. Qualquer número de métodos estatísticos pode ser usado para construir um modelo de computador para esse compo-nente residual.

[068] Nas modalidades do presente pedido de patente, os modelos de NIR são caracterizados pelo coeficiente de determinação, pelo valor R2, que reflete o poder preditivo do modelo de computador. Nas modalidades do presente pedido de patente, os valores R2 do modelo de computador são de pelo menos 50, 60, 70, 80, 90, ou 100, ou qualquer número entre 50 e 100.

[069] Um modelo de computador é validado tipicamente ao usar um método de validação. Nas modalidades do presente pedido de patente, um método de validação é um método implementado por com- putador no qual a pluralidade de amostras é dividida em um conjunto de construção de modelo e um conjunto de validação. A atribuição das amostras a um conjunto é feita tipicamente de modo aleatório. Os dados do conjunto de construção de modelo são utilizados para construir um modelo tal como descrito no presente documento. Os dados do conjunto de validação são usados para testar o poder preditivo do modelo. As amostras do conjunto de validação são testadas contra o modelo para gerar uma concentração predita de pelo menos um componente residual. Essa concentração predita é comparada então à concentração real da amostra tal como determinado pela química a úmido. Essa comparação permite uma determinação do valor R2 e/ou do erro padrão. Outros tipos de validação, tal como um método de validação descartado também ser empregados.

[070] Uma vez que o modelo de computador é gerado está armazenado dentro do espectrômetro NIR. Nas modalidades do presente pedido de patente, o espectrômetro NIR inclui um microprocessador e uma memória que têm instruções para implementar o computador implementado de gerar um modelo de computador ou de validar um modelo de computador tal como descrito no presente documento. Nas modalidades do presente pedido de patente, a memória serve para armazenar modelos de computador para cada componente residual, e/ou um banco de dados de dados espectrais para cada amostra. O modelo de computador é útil para prover uma concentração predita de pelo menos um componente residual de uma amostra com uma con-centração desconhecida de pelo menos um componente residual.

[071] De acordo com modalidades do presente pedido de patente, os sistemas do presente pedido de patente incluem sistemas e equipamentos apropriados para executar a digestão in vitro de amostras da ração e a análise NIR das amostras digeridas. De acordo com outras modalidades, os sistemas do presente pedido de patente tam- bém incluem sistemas e equipamentos apropriados para executar a análise química a úmido das amostras digeridas. De acordo com modalidades exemplificadoras, o sistema pode compreender equipamentos e vidraria típicos de laboratório, tal como frascos, taças, tubos de ensaio, balanças, pipetas, incubadoras, misturadores, agitadores, banhos da água, etc. O sistema também pode compreender analisadores, tais como um ICP, um analisador de nitrogênio e um calorímetro de bomba.

[072] De acordo com modalidades, o sistema também compreende um analisador NIR equipado com um computador e um software apropriado para operar o NIR e para desenvolver e usar um modelo de computador (por exemplo, calibração). De acordo com uma modalidade alternativa, o modelo de computador pode ser armazenado em um computador remoto, acessado pelo computador através de uma infra- estrutura de comunicações, tal como a Internet. Em uma modalidade exemplificadora, a NIR é configurada com um conjunto de taças de amostra rotativo para escanear amostras da ração.

[073] Os métodos e os sistemas do presente pedido de patente podem ser implementados como uma combinação de hardware e software. O software pode ser implementado como um programa de aplicativo embutido de maneira tangível em um dispositivo de armazenamento de programa, ou porções diferentes do software implementado no ambiente de computação do usuário (por exemplo, um applet) e no ambiente de computação de um revisor, em que o revisor pode ficar localizado em um local remoto (por exemplo, em uma instalação do fornecedor de serviço).

[074] Nas modalidades, o computador inclui uma unidade de processador. A unidade de processador opera para receber as informações, que incluem de modo geral dados espectrais (por exemplo, espectros NIR), e um banco de dados dos dados conhecidos (por exem- plo, informação experimentalmente determinada (por exemplo, resultados da química a úmido) de uma pluralidade de amostras). Essa informação recebida pode ser armazenada pelo menos temporariamente em um banco de dados, e os dados analisados.

[075] Por exemplo, durante ou após a entrada de dados pelo usuário, as porções do processo de dados podem ser executadas em um ambiente de computação do lado do usuário. Por exemplo, o ambiente de computação do lado do usuário pode ser programado para prover os códigos de teste definidos para denotar a plataforma, o teste de carreador/diagnóstico, ou ambos; o processamento de dados definidos ao usar sinalizadores, e/ou a geração das configurações do sinalizador, onde as respostas são transmitidas como respostas processadas ou parcialmente processadas ao ambiente de computação do revisor na forma de configurações de código de teste e sinalizador para uma execução subsequente de um ou mais algoritmos para prover resultados e/ou para gerar um relatório no ambiente de computação do revisor.Sistemas e métodos para analisar amostras de ração

[076] O presente pedido de patente inclui métodos de uso de um modelo de computador de pelo menos um componente residual de uma ração animal. Tais métodos são úteis para comparar composições de ração diferentes e ajustar composições de ração para melhorar a digestibilidade de componentes da ração. Nas modalidades do presente pedido de patente, um método para analisar a ração compreende as etapas de: digestão de uma amostra da ração animal in vitro ao usar pelo menos uma enzima para gerar a ração animal digerida que compreende pelo menos um componente residual; o escanea- mento da ração animal digerida ao usar espectroscopia NIR para gerar dados espectrais; e a comparação dos dados espectrais a um modelo de computador de pelo menos um componente residual para gerar uma concentração predita de pelo menos um componente residual da ração animal digerida.

[077] Tal como descrito previamente, as amostras das rações animais podem diferir nos componentes e podem ser obtidas de fontes diferentes. Nas modalidades do presente pedido de patente, uma amostra da ração animal compreende um pré-aditivo. Um pré-aditivo inclui uma enzima. As amostras da ração são digeridas ao usar a digestão in vitro com pelo menos uma enzima tal como descrito no presente documento. As amostras usadas neste método têm uma quantidade desconhecida de pelo menos um componente residual após a digestão.

[078] As amostras são analisadas, por exemplo, para identificar a concentração de pelo menos um componente residual na amostra digerida. Os componentes residuais incluem, mas sem ficar a eles limitados, proteínas, fósforo, gordura, energia bruta, carboidratos e fibras. A análise de componentes residuais é útil para determinar a digestibili- dade da amostra da ração. As amostras digeridas são escaneada ao usar espectroscopia NIR e os espectros são armazenados no espec- trômetro NIR. As amostras da ração de tipos diferentes podem ser comparadas entre si a fim de identificar qual a composição de ração que propicia uma digestibilidade maior do componente da ração. Por exemplo, se uma primeira composição de ração tiver um componente de proteína, energia bruta ou fósforo residual inferior após a digestão em relação a uma outra composição de ração, então a primeira com-posição de ração é selecionada.

[079] Quando o modelo de computador é usado para analisar amostras, o espectro produzido pelo escaneamento da amostra é comparado ao modelo que retorna então a uma concentração predita da composição da amostra. Uma medição NIR dura tipicamente somente alguns minutos e retorna os resultados imediatamente, tornan- do as medições NIR rápidas e convenientes.

[080] De acordo com modalidades do presente pedido de patente, as medições NIR são combinadas com um ensaio da digestão in vitro para determinar a digestibilidade de uma amostra. Os métodos NIR existentes incluem o escaneamento das amostras da ração tal como se apresentam (isto é, sem o pré-tratamento da amostra) e a estimativa da quantidade de um componente de uma amostra da ração. No entanto, tais métodos operam somente para predizer a composição inicial da ração e não podem diferenciar quais as amostras da ração que terão uma digestibilidade melhorada. Portanto, foi desenvolvido um método em que as amostras da ração são processadas ao usar um ensaio de digestão e a amostra digerida é escaneada ao usar NIR, permitindo uma predição mais exata da digestibilidade dos componentes da amostra da ração, enquanto são poupados o tempo e os recursos porque a amostra digerida não precisa ser analisada ao usar métodos de química a úmido. O método combina a informação conduzida pelo ensaio da digestão e pela velocidade e conveniência da medição NIR.

[081] Nas modalidades do presente pedido de patente, o presente pedido de patente inclui a digestão de uma primeira amostra de uma primeira composição de ração animal e a digestão de uma segunda amostra de uma segunda composição de ração animal com pelo menos uma enzima, em que a primeira e segunda composição de ração diferem uma da outra em pelo menos um componente da ração; o es- caneamento da primeira e da segunda amostras da ração animal digerida ao usar a espectroscopia NIR para gerar dados espectrais para pelo menos um componente residual de cada amostra; a comparação dos dados espectrais de cada amostra a um modelo de computador de pelo menos um componente residual para gerar uma concentração predita de pelo menos um componente residual da primeira e da se- gunda amostras da ração animal digerida; e a seleção da composição de ração animal que tem a concentração desejada ou predeterminada de pelo menos um componente residual ao comparar a concentração predita de pelo menos um componente residual da primeira e da segunda amostras da ração animal digerida. Em algumas modalidades, é selecionada uma composição de ração animal que provê uma diminuição em um componente residual tal como a proteína, o fósforo ou a energia bruta.

[082] Nas modalidades do presente pedido de patente, um método provê a determinação do efeito de um pós-aditivo na digestibilidade da amostra da ração. Tais métodos são úteis para determinar se a adição de um pós-aditivo a uma composição de ração melhora a di- gestibilidade da ração ou provê uma composição de ração que tem um perfil nutritivo predeterminado de um componente da ração. Nas modalidades do presente pedido de patente, um ou mais pós-aditivos são adicionados à amostra da ração antes de ou no momento da digestão. Os aditivos diferentes podem ser comparados quanto à capacidade de melhorar a digestibilidade de um componente da ração. Nas modalidades do presente pedido de patente, um pós-aditivo compreende pelo menos uma enzima, uma mistura de enzimas, ou um substrato com uma fonte microbiana de enzimas.

[083] No presente pedido de patente, os métodos também são úteis para comparar a eficiência de composições de ração com componentes diferentes. Nesse caso, uma primeira amostra da ração tem uma primeira composição, uma segunda composição de ração tem uma segunda composição, em que a primeira e a segunda composições de ração diferem uma da outra em pelo menos um componente da ração. Nas modalidades, a primeira e a segunda composições de ração diferem uma da outra por terem um componente diferente ou o mesmo componente mas em quantidades diferentes. Nas modalida- des, os componentes que diferem na presença ou na quantidade são selecionados do grupo que consiste em fósforo, gordura, proteínas, energia bruta, carboidratos, fibras, um pré-aditivo, e as combinações destes.

[084] Nas modalidades do presente pedido de patente, o presente pedido de patente inclui a digestão de uma primeira amostra de uma primeira composição de ração animal e a digestão de uma segunda amostra de uma segunda composição de ração animal com pelo menos uma enzima, em que a segunda composição de ração difere da primeira composição pela presença de pelo menos um pós-aditivo ou por ter um pós-aditivo diferente; o escaneamento da primeira e da segunda amostras da ração animal digerida ao usar espectroscopia NIR para gerar dados espectrais para pelo menos um componente residual de cada amostra digerida; a comparação dos dados espectrais de cada amostra a um modelo de computador de pelo menos um componente residual para gerar uma concentração predita de pelo menos um componente residual da primeira e da segunda amostras da ração animal digerida; e a seleção da composição de ração animal que tem a concentração desejada ou predeterminada de pelo menos um componente residual ao comparar a concentração predita de pelo menos um componente residual da primeira e da segunda amostras da ração animal digerida. Em algumas modalidades, é selecionado um pós- aditivo que provê uma diminuição em um componente residual tal como proteínas, fósforo ou energia bruta.Sistemas e métodos para ajustar a ração animal

[085] O presente pedido de patente inclui métodos de uso de um modelo de computador de pelo menos um componente residual de uma ração animal. Tais métodos são úteis para comparar composições de ração diferentes e ajustar composições de ração para melhorar a digestibilidade de componentes da ração. Nas modalidades do presente pedido de patente, o ajuste da composição de ração animal compreende as etapas de: identificação de um perfil nutritivo predeterminado de um componente da ração da composição de ração animal; predição de uma concentração de um componente residual do componente da ração em uma ração animal por um método que compreende: a digestão de uma amostra da ração animal in vitro ao usar pelo menos uma enzima para gerar a ração animal digerida que compreende pelo menos um componente residual; o escaneamento da ração animal digerida ao usar espectroscopia NIR para gerar dados espectrais; a comparação dos dados espectrais a um modelo de computador de pelo menos um componente residual para gerar uma concen-tração predita do componente residual; e ajuste da composição de ração animal para obter o perfil nutritivo predeterminado do componente da ração com base na concentração predita de pelo menos um componente residual.

[086] Por conseguinte, em algumas modalidades, a presente invenção provê uma maneira eficiente para analisar a ração (por exemplo, ração animal) quanto aos efeitos enzimáticos na proteína, na gordura, na energia bruta, na energia digestível, na liberação de fósforo, na liberação de açúcar, na fibras, nos carboidratos, etc., e para determinar o efeito que um pós-aditivo tem na digestibilidade da ração. Os sistemas e os métodos descritos no presente pedido de patente podem ser usados para analisar uma multiplicidade de rações para componentes múltiplos e podem ser atualizados rapidamente sem a sujeição a experimentos in vivo.

[087] O presente pedido de patente encontra uso na análise de qualquer número de rações animais e não fica limitado à análise de uma ração particular. A ração animal consiste em qualquer gênero alimentício que é usado especificamente para alimentar animais domesticados (por exemplo, vacas, cabras, carneiros, cavalos, aves do- mésticas, búfalos, alpacas, lamas, asnos, mulas, coelhos e porcos). As rações animais incluem frequentemente a ração mista total (TMR), o milho, a soja, forragens, grãos, grãos de destilaria, grãos germinados, legumes, vitaminas, aminoácidos, sais minerais, melaço, fibras, forragem, grama, feno, palha, silagem, sementes, folhas, farinhas, solúveis e suplementos.

[088] A digestibilidade de um componente da ração pode ser melhorada ao adicionar um ou mais pós-aditivos tais como enzima (por exemplo, enzima digestiva) à ração. Por exemplo, enzimas tais como a fitase, a protease, a protease fungal, a celulase, a xilanase, a fosfatase ácida, a beta-glucanase, a pectinase, e a alfa amilase, podem ser adicionadas à ração (isto é, usadas como aditivos) para melhorar a diges- tibilidade. As enzimas podem ser providas na forma purificada, na forma parcialmente purificada, ou na forma bruta. As enzimas podem ser de origem natural (por exemplo, fúngicas) ou sintética, ou podem ser produzidas in vitro (por exemplo, recombinantes). Em algumas modalidades, é adicionada uma protease (por exemplo, a pepsina). Em algumas modalidades, enzimas ou misturas de enzimas comercialmente disponíveis são adicionadas (por exemplo, Allzyme SSF, disponível junto à Alltech, Nicholasville, KY).

[089] A fim de determinar se a adição de um pós-aditivo a uma composição de ração particular deve ser desejável, é vantajoso conhecer os componentes da digestibilidade da composição de ração. De acordo com uma modalidade, a composição de ração pode ser analisada mediante a digestão de uma amostra da ração animal in vitro para gerar a ração digerida que compreende pelo menos um componente residual, o escaneamento da ração digerida ao usar NIR para gerar os dados espectrais, a comparação dos dados espectrais a um modelo de computador de pelo menos um componente residual, e a geração de uma predição da concentração do componente residual. A predição da concentração de um ou mais componentes residuais pode ser comparada a um perfil nutritivo predeterminado ou desejado do componente da ração. Em algumas modalidades do presente pedido de patente, se a quantidade do componente residual for maior do que no perfil nutritivo predeterminado ou desejado do componente da ração, o perfil nutritivo pode ser realçado mediante a adição de um ou mais pós-aditivos, tais como enzimas (por exemplo, enzimas digestivas).

[090] Um "perfil de nutrição predeterminado" refere-se a uma quantidade desejada de um componente ou componentes da ração em uma ração animal para a qual a digestibilidade é uma característica relevante. Um nutricionista ou um fazendeiro podem ajustar uma quantidade desejada de um componente em uma ração particular. Por exemplo, a quantidade de proteína ou do aditivo na ração animal pode ter que ser ajustada para levar em consideração a digestibilidade da proteína na ração animal tal como determinado ao usar os métodos descritos no presente documento. Uma ração animal com proteína que está em uma forma que é menos digestível pode requerer um aumento de proteína na ração animal e/ou na adição de um pós-aditivo que aumente a digestibilidade da proteína que a ração animal para obter a quantidade desejada.

[091] De acordo com uma outra modalidade, o sistema e o método podem ser usados para comparar a digestibilidade de duas ou mais rações, um ou mais das quais podem compreender um pós-aditivo, tal como uma enzima (por exemplo, uma enzima digestiva). Por exemplo, o sistema e o método podem ser usados para mostrar que uma amostra de ração tem um perfil nutritivo superior em comparação a uma outra amostra de ração porque uma amostra de ração tem um componente que é mais digestível.

[092] Os exemplos a seguir são fornecidos a fim de demonstrar e ilustrar ainda mais determinadas modalidades e aspectos preferidos da presente invenção e não devem ser interpretados como limitadores do âmbito da mesma.

EXEMPLOS Exemplo 1: Modelos de NIR

[093] Os modelos de NIR foram criados para amostras digeridas da ração de suínos e de aves domésticas. Os modelos podem ser usados conjuntamente com um ensaio de digestão para avaliar a di- gestibilidade de amostras da ração mediante a estimativa do teor de componentes residuais nas amostras digeridas.

[094] A FIGURA 1 mostra um esquema exemplificador para métodos de digestão e de análise de uma amostra da ração tal como descrito no presente documento. A figura mostra que uma amostra inicial da ração foi sujeitada à digestão in vitro e que a digestão foi analisada quanto às quantidades residuais de energia bruta, proteínas, fósforo e teor de açúcar ao usar NIR e química a úmido.

[095] As amostras da ração das aves domésticas e dos suínos foram digeridas ao usar um ensaio de digestão que era similar à digestão dos nutrientes in vitro. O ensaio foi modificado a partir de Boisen S., A multienzyme assay for pigs, capítulo 10, A Model for Feed Evaluation Based on Invitro Digestible Dry Matter and Protein, Invitro Digestion for Pig and Poultry, 1990, M.F. Fuller.

[096] As amostras digeridas foram analisadas ao usar métodos de química a úmido quanto às proteínas, energia bruta e fósforo. Uma massa final que consistia na ração digerida e líquido foi separada em um componente sólido e um componente líquido. O componente sólido foi secado e os sólidos secados foram escaneados ao usar um espec- trômetro NIR. Os modelos de NIR foram criados para a proteína, o fósforo, e a energia bruta na ração digerida das aves domésticas, e para a proteína e a energia bruta na ração de suínos digerida.

Ensaio de digestão

[097] As amostras das rações de suínos e de aves domésticas foram digeridas ao usar o ensaio de digestão a seguir. Algumas amostras foram alteradas mediante a adição de um pós-aditivo (Allzyme SSF) durante o ensaio.

Materiais de partida:

[098] As amostras de ração das aves domésticas e dos suínos de várias origens foram usadas Ambas as amostras de ração das aves domésticas e dos suínos eram compostas principalmente de uma farinha de milho e soja.

[099] O aditivo da ração Allzyme SSF, disponível junto à Alltech, Nicholasville, KY foi usado como uma fonte de enzimas adicionadas (por exemplo, pós-aditivo) à ração. A Allzyme SSF contém um complexo de enzimas que inclui pelo menos 300 U de fitase.Reagentes:A. HCl: 0,2 M, 1M, 2 M, e 4 MB. NaOH 0,6 MC. NaHCO3 1 MD. Pepsina da Sigma (P7012); 10 mg de pepsina/ml de água deionizada ou 2,25 mg de pepsin/ml de água deionizadaE. Pancreatina da Sigma (P3292); 50 mg de pancreati- na/ml de água deionizada ou 2,315 de pepsina/ml de água deionizadaF. ácido tricloroacético a 15% (TCA)G. Tampão de acetato: 0,1 M (pH 6,0) e 0,2 M (pH 6,8)H. Solução de cloranfenicol; 5 mg de cloranfenicol/1 ml de álcoolI. Solução de parada TCAJ. Reagente de cor preparado a partir de 3 volumes de ácido sulfúrico 1 M, 1 volume de 2,5% (em peso/volume) de molibdato de amônio, e 1 volume de 10% (em peso/volume) de ácido ascórbico K. Solução de DNS (armazenada em um frasco escuro), preparada a partir de ácido dinitrosalisssílico, NaOH, tartrato de sódio e potássio tetraidratado e água deionizadaL. Padrões de dextrose: 0 mg/ml; 0,2 mg/ml; 0,4 mg/ml; 0,6 mg/ml; 0,8 mg/ml; e 1,0 mg/ml

[0100] Padrões de fosfato: 0 μM; 5,625 μM; 11,25 μM; 22,5 μM; 45 μM 45; e 90 μM de fosfato de potássio na água.

Procedimento Aditivo de enzima

[0101] Para obter um produto de enzima líquido a ser usado no experimento como um pós-aditivo, as enzimas foram extraídas de All- zyme SSF com água deionizada e diluídas a 1:2.500.000 com tampão de acetato de sódio 0,1 M.

Ensaio de Digestão de Suínos Digestão Principal - Estômago

[0102] Dois gramas de uma amostra de ração de suínos moída foram misturados com 49 ml de tampão de acetato de sódio 0,1 M. Algumas amostras foram alteradas ao adicionar um pós-aditivo ao misturar com 1 ml do pós-aditivo líquido preparado a partir do produto da Allzyme SFF descrito acima. O pH da solução foi ajustado em 2 com HCl. 2,0 ml de uma solução de pepsina (10 mg de pepsina/ml de água deionizada) e 1,0 ml de soluções de cloranfenicol foram adicionados. A solução foi agitada e colocada em um banho de água com agitação a 39°C a 55 rpm por 6 horas.A solução foi agitada de hora em hora.

Digestão Secundária - Intestino Delgado

[0103] Após a digestão principal, as amostras foram misturadas com 20 ml de tampão de acetato de sódio 0,2 M e 10 ml de NaOH 0,6 M. O pH da solução foi ajustado em 6,8 com NaOH 0,6 M. 2,0 ml de uma solução de pancreatina (50 mg de pancreatina/ml de água deioni- zada) foram adicionados. A solução foi agitada e colocada em um ba- nho de água com agitação a 39°C (55 rpm) por 18 horas. A solução foi agitada e centrifugada a 14.000 g por 20 minutos.

Ensaio de Digestão de Aves domésticas Fase do Papo

[0104] Dois gramas e meio de uma amostra de ração de aves domésticas moída foram misturados com 6 ml de água destilada. Algumas amostras foram alteradas ao adicionar um pós-aditivo ao misturar com 1 ml do pós-aditivo líquido preparado a partir do produto da All- zyme SFF descrito acima com 7 ml de água destilada. As amostras foram incubadas a 40°C por 30 minutos.

Fase da Moela

[0105] Após a incubação na fase do papo, as amostras foram ajustadas a um pH 3,0 com HCl 1M. 2,0 ml de uma solução de pepsina (2,25 mg de pepsina/ml de água deionizada) e 1,0 ml de soluções de cloranfenicol foram adicionados a cada amostra. A solução foi agitada e colocada em um banho de água a 40°C por 45 minuto s.

Intestino Delgado

[0106] Após a fase da moela, as amostras foram misturadas com 1 ml de NaHCO3 para obter um pH de 6,5. 2,0 ml de uma solução de pancreatina (2,315 mg de pancreatina/ml de água deionizada) foram adicionados. A solução foi agitada e colocada em um banho de água a 40°C por 60 minutos. A solução foi agitada e centri fugada a 14.000 g por 20 minutos.

Análise Química a Úmido

[0107] O procedimento da digestão in vitro deixou uma massa final que consiste em uma porção sólida da ração digerida e uma porção líquida. A amostra foi separada para uma análise adicional em um componente sólido e um componente líquido (isto é, sobrenadante). O componente sólido foi secado por congelamento para obter uma porção final de matéria seca.

Equipamentos: Varian 720-es ICP para a análise do fósforoLeco TruSpec CHN para a análise do nitrogênio (proteína) Calorímetro de bomba Parr 6100 para a análise da energia bruta Proteína, Fósforo e Energia Bruta

[0108] A porção final de matéria seca da amostra digerida foi analisada quanto à proteína, o fósforo e a energia bruta. O teor de proteína foi determinado ao usar um analisador de combustão de nitrogênio e ao converter o teor de nitrogênio em proteína. O teor de fósforo foi determinado ao usar um sistema de ICP (plasma indutivamente acoplado). O teor de energia bruta foi determinado ao usar um calorímetro de bomba.

Modelo de NIR

[0109] A porção final de matéria seca da amostra digerida foi es- caneada ao usar um conjunto de taças rotativo NIR para coletar dados da refletância NIR. As varreduras de NIR de várias amostras foram gravadas e correlacionadas com os resultados da química a úmido para cada amostra criar um modelo de computador para cada componente (proteína, fósforo e energia bruta) das amostras digeridas. Equipamentos:

[0110] Bruker MPA FT-NIR, modelo número 122000 com conjunto de taças rotativo, disponível junto à Bruker Sistema Optics, Inc., Billerica, MA.

Ajustes: Definição 16 cm-1

[0111] Escaneamentos 32: o instrumento foi ajustado para fazer o escaneamento de cada amostra 32 vezes e para calcular a média dos escaneamentos em uma único arquivo de escneamento para cada amostra

[0112] Faixa de número de onda 10.000 cm-1 a 4.000 cm-1

[0113] A absorbância foi medida ao usar o compartimento "de ma- croamostra de esfera"

Resultados - Ensaio de Digestão de Ração de Aves Domésticas

[0114] As amostras de ração de aves domésticas foram digeridas de acordo com o ensaio de digestão. As porções finais de matéria seca das amostras digeridas foram submetidas ao escaneamento NIR. Um escaneamento NIR exemplificador das amostras da ração digerida das aves domésticas é mostrado na FIGURA 2.

[0115] As amostras digeridas foram analisadas por métodos de química a úmido quanto às proteínas, ao fósforo e à energia bruta. O teor de proteínas das amostras digeridas ficou na faixa de 13 a 34%; o teor de fósforo ficou na faixa de 750 a 5.900 ppm; e a energia bruta na faixa de 3.300 a 5.200 cal/g. Os teores de proteínas, fósforo e energia bruto de cada amostra foram correlacionados então com os escanea- mentos NIR para desenvolver modelos de NIR para cada componente.

[0116] Uma validação cruzada gerada por computador do modelo de proteína de NIR para a ração das aves domésticas é mostrada na FIGURA 3. O modelo incluiu 29 amostras. R2 para o modelo era de 86,66 e o RMSECV (erro do quadrado médio da raiz da validação cruzada) era de 2,68. O valor R2 indica quão bem os dados se ajustam ao modelo e quão bem os resultados observados são preditos pelo modelo. O RMSECV é uma medida da variação nos dados.

[0117] Uma validação cruzada gerada por computador do modelo de fósforo de NIR para a ração das aves domésticas é mostrada na FIGURA 4. O modelo incluiu 24 amostras. R2 para o modelo era 75,94 e RMSECV era de 554.

[0118] Uma validação cruzada gerada por computador do modelo de energia bruta de NIR para a ração das aves domésticas é mostrada na FIGURA 5. O modelo incluiu 18 amostras. R2 para o modelo era de 87,72 e RMSECV era de 148. Espera-se que R2 e RMSEV dos mode- los possam ser melhorados ao aumentar o número de amostras no modelo.

Resultados - Ensaio da Digestão da Ração de Suínos

[0119] As amostras da ração dos suínos foram digeridas de acordo com o ensaio de digestão. As porções finais de matéria seca das amostras digeridas foram o escaneadas ao usar o conjunto de taças rotativo de NIR para coletar dados da refletância NIR. Um escanea- mento exemplificador das amostras de ração digerida dos suínos é mostrado na FIGURA 6.

[0120] As amostras digeridas foram analisadas por métodos de química a úmido quanto às proteínas e a energia bruta. O teor de proteínas das amostras digeridas ficou na faixa de 6 a 47% e da energia bruta na faixa de 3.900 a 5.300 cal/g. Os teores de proteínas e de energia bruto de cada amostra foram correlacionados então com os escaneamentos NIR para desenvolver modelos de NIR para cada componente.

[0121] Uma validação cruzada gerada por computador do modelo da proteína de NIR para a ração dos suínos é mostrada na FIGURA 7. R2 para o modelo era de 98,86 e RMSECV era de 0,708.

[0122] Um validação cruzada gerada por computador do modelo bruto da energia de NIR para a ração dos suínos é mostrada na FIGURA 8. R2 para o modelo era de 80,5 e RMSECV era de 141. Discussão

[0123] Os resultados mostram vários modelos de NIR que podem ser desenvolvidos para o uso conjuntamente com um ensaio de digestão para predizer o teor de componentes não digeridos (ou seja, residuais) em amostras da ração digerida. O modelo de proteína para a ração dos suínos foi particularmente bem sucedido (R2 de 98,86), mesmo com um número relativamente baixo de amostras usadas no modelo exemplificador. Foi mostrado que o modelo é altamente previ- sível do teor de proteína real em amostras da ração digerida e pode ser usado no lugar de executar métodos de química a úmido caros e demorados. A exatidão dos modelos pode ser aumentada com um número aumentado de amostras. Em particular, espera-se que a pre- vibilidade dos modelos de fósforo e de energia bruta possam ser melhorados ao incluir mais amostras nos modelos.

Exemplo 2 Validação do modelo de proteína residual para suínos.

[0124] A previsibilidade do modelo de proteína residual para a digestão da ração dos suínos foi validada. O método de validação é reflexivo de como os métodos descritos no presente documento são usados para analisar uma amostra da ração com características desconhecidas.

[0125] Um conjunto de amostras da ração dos suínos foi digerido tal como descrito no Exemplo 1 e escaneadas ao usar NIR. Cada uma delas também foi caracterizada para o teor de proteína ao usar a química a úmido. As amostras foram divididas em um conjunto de validação e um conjunto de construção de modelo. As amostras no conjunto de construção de modelo foram usadas para criar um modelo tal como descrito no presente documento. O conjunto de validação foi testado no modelo para gerar uma concentração predita da proteína residual para cada amostra. A concentração predita para cada amostra foi comparada à concentração da proteína residual na amostra tal como determinado ao usar química a úmido (Real). Os resultados são mos-trados na Tabela 1:

[0126] Esses resultados mostram que o modelo tinha um grau elevado de previsibilidade da concentração de proteína residual nas amostras.

[0127] Embora determinadas modalidades do presente pedido de patente da invenção tenham sido descritas, outras modalidades podem existir. Embora o relatório descritivo inclua uma descrição detalhada, o âmbito da invenção é indicado pelas reivindicações a seguir. Além disso, embora o relatório descritivo seja descrito em uma linguagem específica para características estruturais e/ou atos metodológicos, as reivindicações não ficam limitadas às características ou aos atos descritos acima. Ao invés disto, as características e os atos específicos descritos acima são divulgados como aspectos e modalidades ilustrativos da invenção. Vários outros aspectos, modalidades, modificações, e seus equivalentes que, depois da leitura da descrição no presente documento, podem ser sugeridos a um elemento versado na técnica sem desviar do caráter da presente invenção ou do âmbito do objeto reivindicado.

Claims

1. Método para analisar uma ração para suíno ou aves do-mésticas, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:(a) digerir amostras da ração animal in vitro, cada qual tendo uma composição de ração animal, para gerar amostras de ração animal digerida, em que cada uma das amostras de ração animal digerida com-preende pelo menos um componente residual, em que o pelo menos um componente residual é selecionado do grupo que consiste em proteínas, fósforo, gordura, energia bruta, e carboidratos, em que as amostras de ração animal consistem em ração de suíno ou ração de aves domésticas, em que cada composição de ração animal compreende um ou mais de milho, soja, grão(s), grão(s) de destilaria, legumes, melaço, ou uma mistura de quaisquer destes, em que a digestão compreende duas fases:em que para ração para suíno uma fase de digestão in vitro é conduzida por 1 a 6 horas em um pH inferior a 7, e inclui o uso de pelo menos uma enzima compreendendo pepsina, e em que outra fase de digestão in vitro é conduzida por 18 horas a 48 horas em um pH de neutro a ácido de pelo menos 6,0 e inclui o uso de pelo menos uma enzima compreendendo pancreatina, para gerar as amostras da ração animal digerida;em que para a ração de aves, uma fase de digestão in vitro é conduzida e inclui o uso de pelo menos uma enzima compreendendo fitase, outra fase de digestão in vitro é conduzida em um pH inferior a 7 por 30 minutos a 2 horas e inclui o uso de pelo menos uma enzima compreendendo pepsina, e uma fase de digestão in vitro adicional é conduzida em um pH de neutro a ácido de pelo menos 6,0 por 30 minutos a 2 horas e inclui o uso de uma enzima compreendendo pancreatina, para gerar as amostras da ração animal digerida;(b) separar cada uma das amostras de ração animal digerida obtida na etapa (a) em um componente sólido e um componente líquido;(c) escanear o componente sólido de cada uma das amostras de ração animal digerida obtido na etapa (b) usando espectroscopia no infravermelho próximo (NIR) para gerar dados espectrais para cada uma das amostras de ração animal digerida;(d) determinar a concentração do pelo menos um componente residual em cada uma das amostras de ração animal digerida, usando uma método de análise química por via úmida; e(e) receber os dados espectrais para cada uma das amostras da ração animal digerida;(f) relacionar os dados espectrais para cada uma das amostras da ração animal digerida à concentração de pelo menos um componente residual em uma amostra correspondente das amostras da ração animal digerida; e(g) estabelecer uma relação com base nos dados espectrais e na concentração de pelo menos um componente residual das amostras da ração animal digerida; e(h) usar amostras de validação, em que as amostras de validação compreendem amostras diferentes de ração animal que são diferentes das amostras utilizadas na etapa (a), compreendendo comparar a concentração de pelo menos um componente residual em cada uma das amostras de ração animal digerida obtida de diferentes amostras de ração animal para uma concentração medida correspondente determinada por um método de análise química por via úmida para pelo menos um componente residual em cada uma das amostras digeridas obtidas das amostras diferentes da ração animal.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de escanear o componente sólido de cada uma das amostras de ração digeridas compreende ainda a etapa de manipular matematicamente os dados espectrais de cada uma das amostras de ração animal digeridos.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método de análise química por via úmida compreende a análise de cada amostra da ração digerida para a concentração de pelo menos um componente residual selecionado do grupo que consiste em proteínas, fósforo, gordura, energia bruta, e carboidratos.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada uma das amostras de ração animal é ração suína.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pepsina é pepsina porcina e a pancreatina é pancre- atina porcina.

6. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a composição animal compreende milho.

7. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a fase de digestão e a outra fase de digestão incluem ainda a utilização de um tampão acetato.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada uma das amostras de ração animal é ração para aves.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a composição de ração animal compreende milho.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um componente residual é selecionado do grupo constituído por proteína, fósforo, gordura, e energia bruta.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um componente residual é selecionado do grupo constituído por proteína, gordura, e energia bruta.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a validação na etapa (f) compreende:(1) digerir as amostras diferentes da ração animal in vitro, em que a digestão compreende duas fases, em que uma fase é conduzida em um pH inferior a 7 e inclui o uso de pelo menos uma enzima compreendendo pepsina, e em que a outra fase é conduzida em um pH neutro a um pH ácido e inclui pelo menos uma enzima compreendendo pancreatina;(2) separar cada uma das amostras diferentes de ração animal digerida obtida na etapa (1) em um componente sólido e um componente líquido;(3) escanear o componente sólido obtido na etapa (2) das amostras diferentes de ração animal digerida usando espectroscopia no infravermelho próximo (NIR) para gerar dados espectrais para cada uma das amostras diferentes de ração animal digerida;(4) predizer a concentração do pelo menos um componente residual em cada uma das amostras diferentes de ração animal digerida, para obter concentrações previstas dos mesmos;(5) determinar a concentração do pelo menos um componente residual em cada uma das amostras diferentes de ração animal digerida usando um método de análise química por via úmida para obter concentrações medidas dos mesmos; e(6) comparar a concentração prevista do pelo menos um componente residual em cada uma das amostras diferentes de ração animal digerida com uma concentração medida correspondente determinada pelo método de análise química por via úmida.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a etapa de separação (2) compreende centrifugação ou filtragem.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a separação na etapa (b) compreende centrifugação ou filtração.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a liofilização do componente sólido obtido a partir da separação na etapa (b) para proporcionar uma porção de matéria seca final do mesmo antes da etapa (c), e em que o componente sólido escaneado na etapa (c) compreende a porção de matéria seca final do mesmo.

16. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a determinação utilizando análise química por via úmida na etapa (d) é realizada no componente sólido de cada uma das amostras de ração animal digerida.