ES2220437T3 - Granulados que contienen enzimas para piensos. - Google Patents
Granulados que contienen enzimas para piensos.Info
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Abstract
Un procedimiento para la preparación de un granuladoo que contiene enzima adecuado para usar en un pienso para animales, comprendiendo el procedimiento procesar una enzima para piensos, un portador sólido, agua y opcionalmente aditivos en cantidades apropiadas para obtener gránulos que contienen enzima, secar los gránulos y revestir los gránulos secados con polietilenglicol, en el que el polietilenglicol tiene un peso molecular que varía de 6.000 a 20.000 daltons.
Description
Granulados que contienen enzimas para
piensos.
La presente invención se refiere a la formulación
de enzimas, preferiblemente enzimas para piensos, en gránulos. Estos
granulados (comestibles) pueden usarse a continuación en un pienso
para animales.
El pienso para animales representa uno de los
costes mayores empleados para mantener ganado y otros animales. El
uso de diversas enzimas en pienso para animales, por ejemplo ganado,
se ha hecho una práctica casi común. Estas enzimas se producen
habitualmente cultivando microorganismos en fermentadores a gran
escala manejados por productores industriales de enzimas. Al final
de la fermentación, el "caldo" resultante se somete
habitualmente a una serie de etapas de filtración para separar la
biomasa (los microorganismos) de la enzima deseada (en solución).
Subsiguientemente, la solución de enzima se concentra y se procesa
como un líquido (a menudo después de la adición de diversos
estabilizantes) o hasta una formulación seca.
Formulaciones de enzimas líquidas y secas son
usadas a escala comercial por la industria de los piensos. Las
formulaciones líquidas de enzimas pueden añadirse al pienso después
de nodulizar para evitar la inactivación térmica de la enzima que se
produciría durante el procedimiento de nodulización. Sin embargo,
las cantidades de enzima en las preparaciones de pienso finales son
habitualmente muy pequeñas, lo que hace difícil alcanzar una
distribución homogénea de la enzima en el pienso, y los líquidos son
notablemente más difíciles de mezclar uniformemente en el pienso que
los ingredientes secos. Además, se necesita equipo especializado
(costoso) para añadir líquidos al pienso después de nodulizar, lo
que no está actualmente disponible en la mayoría de las fábricas de
piensos (debido al coste adicional).
Pueden añadirse formulaciones secas de enzimas al
pienso antes de nodulizar y por lo tanto son sometidas a
inactivación térmica durante la nodulización. Procedimientos de
fabricación preferidos en la industria de los piensos implican
nodulización al vapor de agua donde el pienso se somete a una
inyección o inyecciones de vapor de agua antes de nodulizar, un
procedimiento llamado acondicionamiento. En la etapa de nodulización
subsiguiente el pienso es forzado a través de una boquilla y los
hilos resultantes se cortan en nódulos adecuados de longitud
variable. El contenido de humedad inmediatamente antes de nodulizar
está generalmente entre 13% y 16%. Durante este procedimiento de
acondicionamiento la temperatura puede ascender hasta
60-95ºC. El efecto combinado de alto contenido de
humedad y alta temperatura es perjudicial para la mayoría de las
enzimas. Estas desventajas también se encuentran en otros tipos de
tratamientos termomecánicos tales como extrusión y expansión.
Para vencer estos problemas,
EP-A-0.257.996 sugiere que la
estabilidad de las enzimas en el procesamiento de piensos podría
incrementarse mediante la preparación de una "premezcla"
enzimática en las que una solución que contiene enzima es absorbida
sobre un portador basado en granos que consiste en harina, y la
premezcla subsiguientemente se noduliza y se seca. Sin embargo,
estas premezclas basadas en harina no son adecuadas para métodos de
procesamiento más suaves (de la premezcla similar a masa) como
granulados, tales como extrusión a baja presión o granulación con
alto cizallamiento, debido al carácter pegajoso de las premezclas
basadas en harina.
Diversos fabricantes de enzimas han desarrollado
métodos de formulación alternativos para mejorar la estabilidad de
productos enzimáticos secos durante la nodulización y el
almacenamiento.
EP-A-0.569.468 se
refiere a una formulación que consiste en un granulado que contiene
enzima que está revestido con una cera o grasa de alto punto de
fusión que se dice que mejora la resistencia a las condiciones de
nodulización. El granulado se prepara mezclando un portador
inorgánico seco (por ejemplo, sulfato sódico) con la solución de
enzima en una granuladora de alto cizallamiento. Como consecuencia
del revestimiento con grasa, el tiempo de disolución del granulado
es largo (aproximadamente una hora). Por lo tanto, la
biodisponibilidad de la enzima para el animal se disminuye. Además,
los granulados tienen una distribución de tamaños de partícula
amplia. Esto hace difícil obtener una concentración de enzima
uniformemente distribuida después del revestimiento, ya que las
partículas pequeñas absorben una cantidad relativamente alta de
agente de revestimiento en comparación con las partículas grandes.
EP-A-0.569.468 enseña además que
cualquier efecto beneficioso del revestimiento con respecto a la
estabilidad de nodulización es específico para el tipo de granulado
revestido, que en este caso se basa en un portador de sulfato
sódico. Sin embargo, la capacidad de absorción de estos portadores
(de sulfato sódico) es mucho menor que la de portadores tales como
harina, lo que no es deseable si se quiere producir granulados que
contienen enzima más concentrados.
WO97/39116 describe formulaciones que consisten
en un gránulo preformado que es capaz de absorber al menos 5% de
agua. Sin embargo, con estas formulaciones solo puede obtenerse un
grado de solubilidad satisfactorio con una mezcladura muy potente.
Por lo tanto, tal formulación puede ser eficaz en el área de los
detergentes pero no en el tracto intestinal del animal.
WO98/54980 describe gránulos que contienen enzima
que contienen carbohidratos comestibles, de los que se prefiere el
almidón. Aunque estas formulaciones se disuelven fácilmente en agua
y aseguran así una buena biodisponibilidad, la estabilidad de
nodulización de estos gránulos basados en almidón es menor que las
obtenidas con los gránulos revestidos con grasa descritos
previamente.
GB 2 167 758 describe gránulos que contienen
enzima de resistencia y capacidad de desintegración mejoradas que
son adecuados para usar en detergente. Los gránulos se obtienen
granulando una enzima junto con material fibroso sintético fino en
forma de trozos o pulpa. Los gránulos resultantes pueden revestirse
con un material ceroso fusible y colorearse.
WO98/55599 demuestra que las composiciones de
fitasa de alta concentración que son más baratas de producir
muestran un incremento en la estabilidad, especialmente durante un
procedimiento de nodulización en la preparación de pienso para
animales (nódulos). Sin embargo, la estabilidad frente a la
nodulización de estas composiciones también está todavía por detrás
de la estabilidad obtenida con los gránulos revestidos con grasa
descritos previamente.
Así, sigue existiendo una necesidad de
formulaciones estables de enzimas para usar en pienso para animales
que sean baratas de producir, que combinen una estabilidad frente a
la nodulización satisfactoria con buena biodisponibilidad de la
enzima para el animal y que tengan una estabilidad frente al
almacenamiento óptima.
La presente invención proporciona un
procedimiento para la preparación de un granulado que contiene
enzima adecuado para usar en un pienso para animales, comprendiendo
el procedimiento procesar una enzima, un portador sólido,
opcionalmente aditivos y agua en cantidades relativas apropiadas
para obtener gránulos que contienen enzima, secar los gránulos y
revestir los gránulos secados con polietilenglicol, en el que el
polietilenglicol tiene un peso molecular que varía de 6.000 a 20.000
daltons.
Las ventajas de revestir el gránulo con este
polietilenglicol son en primer lugar que este revestimiento
proporciona una protección eficaz contra la formación de polvo. Por
otra parte, el revestimiento de polietilenglicol puede disolverse en
agua. Aunque el tiempo de disolución de los gránulos revestidos se
incrementa en comparación con los mismos gránulos no revestidos,
todavía es mucho más corto (20 veces) que el tiempo de disolución de
gránulos revestidos con un revestimiento de tipo graso. Un tiempo de
disolución corto mejora significativamente la biodisponibilidad de
la enzima para el animal. Finalmente, un revestimiento de
polietilenglicol proporciona una buena estabilidad frente a la
nodulización del gránulo. Sorprendentemente, el revestimiento de
polietilenglicol proporciona una buena protección contra el vapor de
agua y el agua, aunque el revestimiento puede disolverse en
agua.
El polietilenglicol que se usa para revestir los
gránulos tiene un peso molecular (medio) de 6.000 a 20.000 daltons
debido a que la temperatura de fusión de tales polietilenglicoles
está alrededor de 60ºC.
Los porcentajes usados a lo largo de esta memoria
descriptiva se refieren a porcentajes en peso y se basan en el peso
del granulado seco final (producto final) (a no ser que se indique
otra cosa).
El revestimiento de polietilenglicol se aplica
preferiblemente en 1-20%, más preferiblemente en
5-20% y lo más preferiblemente en aproximadamente
8-12% del peso de los gránulos.
En una modalidad preferida de la invención, el
polietilenglicol se disuelve en una concentración de 50% (p/p) en
agua antes de que se aplique para revestir los gránulos.
También pueden aplicarse revestimientos
adicionales al gránulo para dar características o propiedades
adicionales (por ejemplo, favorecidas), como bajo contenido de
polvo, color, protección de la enzima del ambiente circundante,
diferentes actividades enzimáticas en un granulado o una combinación
de los mismos. Los gránulos pueden revestirse además con una grasa,
una cera, un polímero, una sal, un ungüento y/o una pomada o un
revestimiento (por ejemplo, líquido) que contiene una (segunda)
enzima o una combinación de las mismas. Será evidente que, si se
desea, pueden aplicarse varias capas de (diferentes)
revestimientos.
El portador sólido que ha de usarse para preparar
el granulado de acuerdo con la presente invención es un polvo que
puede compactarse como un gránulo. El portador sólido que ha de
usarse tiene preferiblemente un tamaño de partícula medio que varía
entre 5 y 20 \mum.
En una modalidad preferida de la presente
invención, el portador sólido consiste esencialmente en un polímero
de carbohidrato comestible. Las numerosas ventajas del uso de un
polímero de carbohidrato comestible se presentan en la solicitud de
patente WO98/54980.
Un polímero de carbohidrato comestible es un
polímero de carbohidrato que está permitido para ser usado como un
aditivo para piensos. El polímero de carbohidrato comestible debe
elegirse de modo que sea comestible por el animal para el que está
destinado el pienso, y preferiblemente también digerible. El
polímero comprende preferiblemente unidades de polímero de hexosa,
más preferiblemente unidades de polímero de glucosa, lo más
preferiblemente, el polímero de carbohidrato comprende unidades de
\alpha-D-glucopiranosa, amilosa
(un polímero de \alpha-D-glucano
(1\rightarrow4) lineal) y/o amilopectina (un
D-glucano ramificado con enlaces
\alpha-D-(1\rightarrow4) y
\alpha-D'-(1\rightarrow6)). El almidón es el
polímero de carbohidrato preferido. Otros polímeros que contienen
hexosa adecuados que pueden usarse en lugar del, o además del,
almidón incluyen \alpha-glucanos,
\beta-glucanos, pectina (tal como protopectina) y
glicógeno. También se contemplan derivados de estos polímeros de
carbohidrato, tales como éteres y/o ésteres de los mismos. El
almidón gelatinizado es mejor evitarlo y así puede no estar
presente. Adecuadamente, el polímero de carbohidrato es insoluble en
agua.
En los ejemplos descritos aquí, se usa almidón de
maíz, patata y arroz. Sin embargo, es igualmente aplicable a almidón
obtenido de otras fuentes (por ejemplo, plantas, tales como
hortalizas o cultivos) tales como tapioca, yuca, trigo, maíz, sagú,
centeno, avena, cebada, ñame, sorgo o arrurruz. De forma similar,
pueden usarse en la invención tipos de almidón tanto naturales como
modificados (por ejemplo, dextrina). Preferiblemente, el
carbohidrato (por ejemplo, almidón) contiene poca o ninguna
proteína, preferiblemente menos de 5% (p/p), más preferiblemente
menos de 2% (p/p), lo más preferiblemente menos de 1% (p/p).
En otras modalidades de la invención, uno o más
ingredientes adicionales pueden incorporarse en los gránulos, por
ejemplo como adyuvantes del procesamiento y/o para la mejora
adicional de la estabilidad frente a la nodulización y/o la
estabilidad frente al almacenamiento del granulado. Un número de
tales aditivos se analiza más adelante.
En una modalidad de la invención, el aditivo
comprende una sal inorgánica soluble en agua (según se sugiere en
EP-A-0.758.018). Preferiblemente,
los gránulos comprenden al menos 0,1% de una sal inorgánica soluble
en agua que comprende un catión divalente, más preferiblemente zinc.
Lo más preferiblemente, la sal inorgánica es sulfato de zinc. El
producto final contiene preferiblemente de 500-1500
mg de Zn/kg de producto final, más preferiblemente
700-1300 mg de Zn/kg de producto final y lo más
preferiblemente 900-1100 mg de Zn/kg de producto
final. Los cationes divalentes se prefieren debido a que
proporcionan la mejor estabilidad frente al almacenamiento y el
procesamiento. El sulfato se prefiere como anión debido a que
proporciona el mejor rendimiento de secado. Las sales pueden
añadirse (por ejemplo, a la mezcla) en forma sólida.
Alternativamente, la sal o las sales pueden disolverse en el agua o
el líquido que contiene enzima antes de mezclar con el portador
sólido.
Una mejora adicional de la estabilidad frente a
la nodulización puede obtenerse mediante la incorporación en la
formulación de compuestos hidrófobos, formadores de gel o de
disolución lenta. Estos pueden proporcionarse añadiendo al menos
0,1%, preferiblemente al menos 0,5% y más preferiblemente al menos
1% del compuesto deseado (p/p, basado en el peso de agua e
ingredientes portadores sólidos) a la mezcla que ha de procesarse
como gránulos. Substancias adecuadas incluyen celulosas derivadas,
tales como HPMC
(hidroxi-propil-metil-celulosa),
CMC (carboxi-metil-celulosa), HEC
(hidroxi-etil-celulosa),
poli(alcoholes vinílicos) (PVA) y/o aceites comestibles. Los
aceites comestibles, tales como aceite de soja o aceite de canola,
pueden añadirse (por ejemplo, a la mezcla que ha de granularse) como
un adyuvante del procesamiento.
En otra modalidad más de la invención, la
formulación comprende trehalosa. Preferiblemente, la trehalosa se
aplica en una concentración de 0,1-2,5% (p/p de
producto final), más preferiblemente en una concentración de
0,25-1%, lo más preferiblemente en una concentración
de 0,4-0,5%.
En el procedimiento de la invención la enzima y
el agua se proporcionan preferiblemente como un líquido
(preferiblemente acuoso) que contiene enzima, tal como una solución
o una suspensión, que es de, o deriva de, un procedimiento de
fermentación microbiana. Este procedimiento de fermentación será
habitualmente uno en el que se produce la enzima. El procedimiento
de fermentación puede dar como resultado un caldo que contiene los
microorganismos (que producían la enzima deseada) y una solución
acuosa. Esta solución acuosa, una vez separada de los
microorganismos (por ejemplo, mediante filtración) puede ser el
líquido acuoso que contiene enzima usado en la invención. Así, en
modalidades preferidas, el líquido acuoso que contiene enzima es un
filtrado. Habitualmente, la enzima estará en una forma activa.
Preferiblemente, el líquido está en una forma concentrada, tal como
un ultrafiltrado (UF), lo que puede permitir la producción de un
granulado con un nivel de actividad deseado.
La cantidad de líquido que contiene enzima (y así
la enzima) que puede absorberse sobre el portador está habitualmente
limitada por la cantidad de agua que puede absorberse. La solución
de enzima puede contener aproximadamente 25% (p/p) de materia seca.
La cantidad de agua añadida al portador sólido es tal que
(substancialmente) todo el agua en el líquido acuoso es absorbida
por todos los componentes presentes en el portador sólido. El uso de
temperaturas superiores para absorber una mayor cantidad de líquido
que contiene enzima también es contemplado por la presente
invención, y en efecto es preferible especialmente cuando se manejan
enzimas termoestables. Para estas enzimas, por lo tanto, la
mezcladura del portador sólido y el líquido (o enzima y agua) se
realiza a una temperatura por encima de 30ºC, preferiblemente por
encima de 40ºC y más preferiblemente por encima de 50ºC.
Alternativamente o además, el líquido puede proporcionarse a esta
temperatura. En general, se prefieren condiciones de ausencia de
hinchamiento del portador sólido (a temperaturas inferiores) para
minimizar la pérdida que surge de la inestabilidad de enzimas
(termosensibles) a temperaturas superiores.
El agua o el líquido que contiene enzima puede
comprender una o más enzimas. Una enzima o enzimas adecuadas son
enzimas para piensos que han de incluirse en pienso para animales
(incluyendo comida para mascotas). La función de estas enzimas para
piensos a menudo es mejorar la velocidad de conversión del pienso,
por ejemplo reduciendo la viscosidad o reduciendo el efecto
antinutricional de ciertos compuestos del pienso. También pueden
usarse enzimas para piensos (tales como fitasa) para reducir la
cantidad de compuestos que son dañinos para el ambiente en el
estiércol.
estiércol.
En una modalidad preferida, se preparan de
acuerdo con el procedimiento de la invención gránulos que contienen
una alta concentración de una enzima para piensos. Las ventajas de
preparar composiciones de fitasa a una alta concentración ya se
describieron en WO98/55599.
Enzimas para piensos incluyen: fosfatasas, tales
como fitasas (tanto 3-fitasas como
6-fitasas) y/o fosfatasas ácidas; carbohidratos,
tales como enzimas amilolíticas y/o enzimas que degradan la pared
celular de plantas, incluyendo celulasas tales como
\beta-glucanasas y/o hemicelulasas tales como
xilanasas o galactanasas; proteasas o peptidasas tales como
lisozima; galactosidasas, pectinasas, esterasas, lipasas,
preferiblemente fosfolipasas tales como las fosfolipasas
pancreáticas mamarias A2, y glucosa oxidasa. Preferiblemente, las
enzimas para piensos tienen un óptimo de pH neutro y/o ácido. Más
preferiblemente, la enzima para piensos comprende al menos una
enzima seleccionada del grupo que consiste en fitasas, xilanasas,
fosfolipasas y glucosa oxidasa. Lo más preferiblemente, la enzima
para piensos comprende al menos una enzima seleccionada del grupo
que consiste en fitasas y xilanasas.
Si la enzima es una fitasa, entonces el granulado
final puede tener preferiblemente una actividad de fitasa que varía
de 4.000 a 20.000 FTU/g, más preferiblemente de 5.000 a 20.000
FTU/g, lo más preferiblemente de 5.000 a 15.000 FTU/g. Una unidad de
fitasa (FTU) se define por lo tanto como la cantidad de enzima que
libera 1 mol de fosfato inorgánico por minuto a partir de fitato
sódico (0,0051 moles/litro) a 37ºC y a un pH de 5,5 bajo las
condiciones en las que se determinaba la actividad de fitasa de
acuerdo con el procedimiento "método ISL 61696" (ensayo manual
de vanadato).
Si la enzima es una xilanasa, entonces el
granulado final puede tener preferiblemente una actividad de
xilanasa que varía de 5.000 a 100.000 EXU/g, más preferiblemente de
10.000 a 100.000 EXU/g y lo más preferiblemente de 15.000 a 100.000
EXU/g. Una unidad de endo-xilanasa (EXU) se define
por lo tanto como la cantidad de enzima que libera 4,53 \mumoles
de azúcares reductores, medidos como equivalentes de xilosa, por
minuto bajo las condiciones del procedimiento "método ISL
61731".
Los métodos ISL pueden obtenerse a petición de
DSM, Food Specialities, Agri Ingredients, Wateringseweg 1, P.O. Box
1, 2600 MA, Delft, Países Bajos.
Además de estas enzimas para piensos, la
invención es igualmente aplicable a polipéptidos no enzimáticos con
actividades biológicas, tales como determinantes antigénicos que han
de usarse como vacunas y/o polipéptidos manipulados para tener un
contenido incrementado de aminoácidos esenciales. La actividad
biológica de estos polipéptidos no enzimáticos puede ser sensible a
la inactivación térmica.
Un procedimiento preferido de acuerdo con la
invención comprende las etapas de:
a. mezclar un líquido acuoso que contiene la
enzima, un portador sólido que consiste esencialmente en un polímero
de carbohidrato comestible y uno o más componentes aditivos
seleccionados del grupo que consiste en un compuesto formador de gel
o de disolución lenta, tal como poli(alcohol vinílico), una
sal inorgánica soluble en agua que comprende un catión divalente, y
trehalosa;
b. procesar mecánicamente la mezcla
simultáneamente con o subsiguientemente a la mezcladura, para
obtener un gránulo.
c. secar el gránulo;
d. revestir el gránulo con polietilenglicol en
una revestidora de lecho fluido.
El procesamiento mecánico usado en la presente
invención para preparar y/o granular la mezcla de la enzima, el agua
(por ejemplo, un líquido que contiene enzima), el soporte sólido y,
opcionalmente, aditivos comprende técnicas conocidas usadas
frecuentemente en procedimientos de formulación de alimentos,
piensos y enzimas. Este procesamiento mecánico, por ejemplo,
comprende expansión, extrusión, esferonización, nodulización,
granulación de alto cizallamiento, granulación en tambor,
aglomeración en lecho fluido o una combinación de los mismos. Estos
procedimientos se caracterizan habitualmente por una alimentación de
energía mecánica, tal como la rotación de un tornillo o un mecanismo
de mezcladura, la presión de un mecanismo de giro de un aparato de
nodulización, el movimiento de partículas mediante una placa
inferior giratoria de una aglomeradora de lecho fluido o el
movimiento de las partículas mediante una corriente de gas, o una
combinación de los mismos. Estos procedimientos permiten que el
soporte sólido (por ejemplo, en la forma de un polvo) se mezcle con
la enzima y el agua, por ejemplo un líquido que contiene enzima (una
solución o suspensión acuosa) y subsiguientemente se granule.
Alternativamente, el portador sólido puede mezclarse con la enzima
(por ejemplo, en una forma en polvo) a la que se añade a
continuación agua, tal como un líquido (o una suspensión) (que puede
actuar como líquido de granulación).
En una modalidad adicional más de la invención,
el granulado (por ejemplo, un aglomerado) se forma pulverizando o
revistiendo el líquido que contiene enzima sobre un portador, tal
como en un aglomerador de lecho fluido. Aquí, los gránulos
resultantes pueden incluir un aglomerado que puede producirse en una
aglomeradora de lecho fluido. Preferiblemente, la mezcladura del
líquido que contiene enzima y el portador sólido comprende
adicionalmente el amasado de la mezcla. Esto puede mejorar la
plasticidad de la mezcla para facilitar la granulación.
Si el granulado se forma mediante extrusión, esta
se realiza preferiblemente a baja presión. Esto puede ofrecer la
ventaja de que la temperatura de la mezcla que se extruye no se
incremente, o solo lo haga ligeramente. La extrusión a baja presión
incluye extrusión, por ejemplo, en un tipo Fuji Paudal de extrusora
de canasta o cúpula.
Los gránulos obtenidos pueden someterse a
redondeado (por ejemplo, esferonización) tal como en un
Marumeriser™, y/o compactación. Los gránulos pueden esferonizarse
antes de secar ya que esto puede reducir la formación de polvo en el
granulado final y/o puede facilitar cualquier revestimiento del
granulado.
Los granulados pueden secarse a continuación, tal
como en un secador de lecho fluido o, en el caso de la aglomeración
en lecho fluido, pueden secarse inmediatamente (en la aglomeradora)
para obtener granulados (secos sólidos). Pueden ser usado por el
experto otros métodos conocidos para secar gránulos en la industria
de los alimentos, los piensos o las enzimas. Adecuadamente, el
granulado es fluido. El secado tiene lugar preferiblemente a una
temperatura del producto de 25 a 60ºC, preferiblemente de 30 a 50ºC.
Típicamente, un gránulo secado contiene aproximadamente
5-9% de humedad.
Para aplicar el polietilenglicol y opcionalmente
otro revestimiento o revestimientos sobre los granulados, está
disponible un número de métodos conocidos que incluyen el uso de un
lecho fluidizado, una granuladora de alto cizallamiento, una
granuladora mezcladora o un tipo de mezclador Nauta. En un método
preferido para la aplicación del polietilenglicol sobre el
granulado, el polietilenglicol se pulveriza sobre un lecho
fluidizado de los gránulos que han de revestirse a una temperatura
que supera el punto de fusión del polietilenglicol, por ejemplo,
preferiblemente, por encima de 60ºC. Subsiguientemente, la
temperatura del lecho fluidizado se reduce para permitir que el
revestimiento de polietilenglicol se solidifique. La etapa de
revestimiento puede incluir una etapa de secado simultánea en la que
se aplica polietilenglicol disuelto en agua.
El revestimiento del gránulo ya puede iniciarse
durante el procedimiento de secado. Alternativamente, el
revestimiento de granulado puede tener lugar subsiguientemente al
secado. Preferiblemente, el secado y el revestimiento se realizan en
el mismo aparato.
Preferiblemente, los gránulos tienen una
distribución de tamaños de partícula relativamente estrecha (por
ejemplo, son monodispersos). Esto puede facilitar una distribución
homogénea del granulado enzimático en los nódulos de pienso. El
procedimiento de la invención tiende a producir granulados con una
distribución de tamaños estrecha. La distribución de tamaños del
granulado está adecuadamente entre 10 \mum y 2.000 \mum,
preferiblemente entre 200 \mum y 1.800 \mum, más preferiblemente
entre 400 \mum y 1.600 \mum y lo más preferiblemente entre 700 y
1.000 \mum. Los gránulos pueden ser de conformación irregular
(pero preferiblemente regular), por ejemplo aproximadamente
esféricos.
Si es necesario, puede incluirse una etapa
adicional en el procedimiento para estrechar adicionalmente la
distribución de tamaños de los gránulos, tal como tamizado. Por
ejemplo, esta etapa de tamizado adicional seleccionará gránulos que
tienen una distribución de tamaños entre 0,7 y 1 mm.
El granulado que contiene enzima obtenible
mediante estos procedimientos (que forma otro aspecto de la
invención) es adecuado para usar en un pienso para animales y busca
solucionar o al menos mitigar los problemas encontrados en la
técnica anterior. El tiempo de disolución de los gránulos es muy
corto (unos pocos minutos) y por lo tanto la biodisponibilidad de la
enzima para el animal se mejora en comparación con gránulos
revestidos con grasa. La concentración de enzima es superior de modo
que el gránulo es más barato de producir y las estabilidades frente
a la nodulización y el almacenamiento se mejoran. Finalmente, el
gránulo está libre de cualquier jabón, detergentes, lejía o
compuestos blanqueadores, zeolitas, aglutinantes y por esa razón es
comestible y preferiblemente también digerible.
La invención proporciona así un granulado que
contiene enzima adecuado para usar en un pienso para animales que
puede obtenerse mediante los procedimientos mencionados previamente
y que tiene las siguientes características. El granulado consiste en
gránulos revestidos con polietilenglicol que contienen una enzima
alimentaria, un portador sólido y, opcionalmente, uno o más
aditivos. Preferiblemente, dichos aditivos comprenden al menos uno
de un compuesto formador de gel o de disolución lenta tal como
poli(alcohol vinílico), una sal inorgánica soluble en agua y
trehalosa.
El granulado de la invención es adecuado para
usar en la preparación de un pienso para animales. En tales
procedimientos, el granulado se mezcla con substancias para piensos,
tal como, como parte de una premezcla o como precursor de un pienso
para animales. Las características del granulado de acuerdo con la
invención permiten su uso como un componente de una mezcla que es
muy adecuada como un pienso para animales, especialmente si la
mezcla se trata con vapor de agua, subsiguientemente se noduliza y
opcionalmente se seca.
Así, un aspecto adicional de la presente
invención se refiere a un procedimiento para la preparación de un
pienso para animales, o una premezcla o un precursor de un pienso
para animales, comprendiendo el procedimiento mezclar el granulado
proporcionado por la presente invención con una o más substancias o
ingredientes para piensos para animales.
La presente invención también se refiere a un
procedimiento para promover el crecimiento de un animal,
comprendiendo el procedimiento alimentar a un animal con una dieta
que comprende el granulado proporcionado por la invención. Aquí, la
dieta del animal puede incluir el propio granulado o el granulado
presente en un pienso. Animales adecuados incluyen animales de
granja, tales como ganado, cerdos y aves de corral.
Otro aspecto de la invención se refiere así a una
composición que comprende el granulado de la invención, composición
que es preferiblemente una composición de pienso comestible tal como
un pienso para animales.
Otro aspecto más de la presente invención se
refiere al uso del granulado de la invención en, o como un
componente de, un pienso para animales o para usar en una dieta para
animales.
Rasgos y características preferidos de un aspecto
de la invención son igualmente aplicables a otro y viceversa.
Los siguientes Ejemplos se presentan meramente
para ilustrar la invención y no pretenden ser, o no se considera que
sean, limitativos.
Se mezclan 50 gramos de gránulos en 10 kg de
pienso de la premezcla de elección y se mezclan justo antes de la
prueba con 240 kg de la misma receta. Esta mezcla de 250 kg se
dosifica en un mezclador/acondicionador mediante un tornillo
dosificador, a una velocidad de 600 kg/h, donde se calienta mediante
vapor de agua directo hasta 55 u 80ºC. El tiempo de permanencia es
aproximadamente 10-15 segundos y a continuación la
mezcla caliente se introduce en la prensa de nodulización. Los
nódulos que salen de la boquilla tienen entre 75 y 82ºC y caen sobre
una correa de enfriamiento. Desde esta correa, se toman muestras
para la medida de la estabilidad.
En un mezclador Glatt VG 25, se mezclaron 3000
gramos de almidón de maíz (C-gel de Cerestar) con
1380 gramos de ultrafiltrado (UF) de fitasa con un contenido de
enzima pura de 18,0%. Después de mezclar, la mezcla se extruyó con
una extrusora NICA E-220 y se esferonizó en una
esferonizadora Fuji Paudal QJ-400G. Las partículas
obtenidas se secaron en un secador de lecho fluido Glatt GPCG 1,1
(A). Se elaboró una segunda partida (B) añadiendo 70 gramos de
glicerol a 1420 gramos de UF, que corresponden a 27% de glicerol con
respecto a la enzima pura, y se mezclaron con el almidón. Se elaboró
una tercera partida (C) añadiendo 210 gramos de sorbitol a 1490
gramos de UF, lo que corresponde a 78% de sorbitol con respecto a la
enzima pura, y se mezclaron con el almidón. Se elaboró una cuarta
partida (D) añadiendo 210 gramos de inositol a 1490 gramos de UF, lo
que corresponde a 78% de inositol con respecto a la enzima pura y se
mezclaron con el almidón. La muestra competitiva es el granulado de
alta velocidad Phytase Novo® CT.
| Nº Muestra con adición | Actividad residual en % |
| A estándar | 71 |
| B glicerol | 58 |
| C sorbitol | 69 |
| D inositol | 73 |
| Muestra competitiva | 70 |
Se sabe generalmente que los polioles incrementan
la actividad de las proteínas. Sin embargo, en este ejemplo se
observó que ninguno de los polioles probados mejoraba
significativamente la estabilidad frente a la nodulización de la
fitasa. El glicerol incluso producía una disminución significativa
en la estabilidad frente a la nodulización de la fitasa.
El pienso para cerdos (premezcla de piensos)
usado para la estabilidad frente a la nodulización consistía en:
Maíz (20,7%), cebada (40%), mandioca (10%), avena
(10%), soja (13%), harina de pescado (3%), moyuelo de trigo (0,84%),
aceite de soja (0,5%), piedra caliza (1,2%), sal (0,2%),
microelementos (0,06%), metionina (0,05%), cloruro de colina al 50%
(0,05%) y propionato cálcico (0,4%), hasta un total de 100%.
Del mismo modo que en el Ejemplo 1, las
siguientes muestras se elaboraron con un UF de fitasa con un
contenido de enzima pura de 18,4%. La primera partida (E) se elaboró
con 1300 gramos de UF de fitasa en el almidón. La segunda partida
(F) se elaboró añadiendo 13 gramos de goma de xantano a 1310 gramos
de UF, lo que corresponde a 5,4% de goma de xantano con respecto a
la enzima pura, y se mezclaron con el almidón.
| Muestra Nº sin adición | Actividad residual en % |
| E estándar | 21 |
| F goma de xantano | 20 |
De nuevo, no se observaba mejora de la
estabilidad frente a la nodulización de fitasa.
El pienso para pollos para asar consistía en:
Maíz (50%), guisantes (3,5%), harina de habas de
soja (28%), tapioca (2,4%), harina de carne (3,6%), harina de
pescado (1%), harina de plumas (1%), aceite de habas de soja (1,8%),
grasa animal (3,5%), premezcla de vitaminas/minerales (0,9%), piedra
caliza (0,8%), fosfato monocálcico (0,9%), sal (0,3%), Mervit
(Premervo, Utrecht, Países Bajos) 394 (0,7%), Mervit 393 (1,5%),
hasta un total de 100%.
Del mismo modo que en el Ejemplo 1, las
siguientes muestras se elaboraron con un UF de fitasa con un
contenido de enzima pura de 17,3%. La primera partida (G) se elaboró
con 1470 gramos de UF de fitasa en el almidón. La segunda partida
(H) se elaboró añadiendo 15 gramos de trehalosa (dihidrato de Fluka)
a 1480 gramos de UF, lo que corresponde a 5,9% de trehalosa con
respecto a la enzima pura, y se mezclaron con el almidón.
| Muestra Nº sin adición | Actividad residual en % |
| G estándar | 36 |
| H trehalosa | 45 |
| Muestra competitiva, granulado de alta velocidad | 64 |
Sorprendentemente, la adición del poliol
trehalosa mejora la estabilidad frente a la nodulización de la
enzima.
Del mismo modo que en el Ejemplo 1, las
siguientes muestras se elaboraron con un UF de fitasa con un
contenido de enzima pura de 18,6%. La primera partida (I) se elaboró
con 1330 gramos de UF de fitasa en el almidón. La segunda partida
(J) se elaboró añadiendo 27 gramos de trehalosa a 1330 gramos de UF,
lo que corresponde a 10,9% de trehalosa con respecto a la enzima
pura, y se mezclaron con el almidón. La tercera partida (K) se
elaboró añadiendo 66 gramos de trehalosa a 1330 gramos de UF, lo que
corresponde a 26,7% de trehalosa con respecto a la enzima pura, y se
mezclaron con el almidón. La cuarta partida (L) se elaboró añadiendo
13 gramos de trehalosa, 13 gramos de PVA (51-05 de
Dupont) y 13 gramos de ZnSO_{4}.7aq a 1330 gramos de UF, lo que
corresponde a 5,3% de la trehalosa y el PVA, y 2,8% de la sal seca
con respecto a la enzima pura, y se mezclaron con el almidón. Esta
última muestra se revistió en una revestidora de lecho fluido con
10% de PEG 6000 calentando el granulado mezclado con el PEG hasta
62ºC y se enfrió de nuevo (M). De forma similar, una muestra de la
partida (L) se revistió con 10% de PEG 20.000 (diluido en agua 1:2
para reducir la viscosidad) pulverizando sobre un granulado en una
revestidora de lecho fluidizado a 62ºC, se secó y subsiguientemente
se enfrió (N).
| Muestra Nº sin adición | Actividad residual en % |
| I estándar | 28 |
| J trehalosa al 2% | 28 |
| K trehalosa al % | 34 |
| L ZnSO_{4} al 1%-PVA al 1%-trehalosa al 1% | 40 |
| M como L con revestimiento de PEG 6000 | 42 |
| M como L con revestimiento de PEG 20.000 | 52 |
La estabilidad frente a la nodulización más alta
de la enzima se obtiene con gránulos revestidos con PEG que
contienen trehalosa, ZnSO_{4} y PVA.
Del mismo modo que en el Ejemplo 1, se elaboraron
las siguientes muestras con un UF de fitasa con un contenido de
enzima pura de 18,0%. La primera partida (O) se elaboró con 13868
gramos de UF de fitasa con 14 gramos de ZnSO_{4}.6aq y 14 gramos
de PVA 5/88 (de ERKOL SA.), lo que corresponde a 3,0% de la sal seca
y 5,3% del PVA con respecto a la enzima pura. La segunda partida (P)
se elaboró de un modo similar, pero con 14 gramos de trehalosa
adicionales en la receta (5,3% de trehalosa con respecto a la enzima
pura). Ambas recetas se revistieron en una revestidora de lecho
fluido (STREA de NIRO-AEROMATIC) con 10% de PEG
6000, disuelto en la misma cantidad de agua, dando como resultado
las muestras Q y R. Las cuatro muestras se probaron en un
experimento de nodulización.
| Muestra Nº con adición | Actividad residual en % |
| O Producto con ZnSO_{4} y PVA | 32 |
| P como O con trehalosa al 5,3% | 32 |
| Q como O con revestimiento de PEG 6000 al 10% | 44 |
| R como P con revestimiento de PEG 6000 al 10% | 44 |
El revestimiento de polietilenglicol mejoraba
significativamente la estabilidad frente a la nodulización de las
muestras.
Varias de las muestras preparadas en los ejemplos
previos se disolvieron en tampón y las muestras se recogieron a
intervalos regulares. El tiempo de disolución de los gránulos no se
incrementaba o sólo se incrementaba ligeramente como consecuencia
del revestimiento de PEG.
| Muestra | 1 min. | 2 min. | 5 min. | 10 min. | 15 min. | 30 min. | 60 min. |
| L | 100 | 100 | 98 | 99 | 100 | 99 | 100 |
| M | 98 | 99 | 100 | 98 | 99 | 99 | 100 |
| N | 82 | 96 | 99 | 100 | 99 | 100 | 99 |
| HS gran | 4 | 6 | 20 | 30 | 38 | 72 | 95 |
HS gran es Phytase Novo® CT
Para el análisis de la autoestabilidad de los
gránulos, se probaron varias muestras a 35ºC en viales cerrados.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Las siguientes formulaciones de fitasa y fosfato
monocálcico (MCP) se añadieron a un pienso para pollos para asar de
maíz/soja estándar a tres dosis diferentes (75, 150 y 225 FTU/kg) y
se le dio a los pollos para asar durante 28 días. El pienso para
pollos para asar también contenía actividad de fitasa endógena.
* Natuphos® 5000 G, (producto estándar)
| Composición: | ||
| \bullet | UF de fitasa | 94,49 kg |
| \bullet | Trehalosa | 0,91 kg |
| \bullet | Poli(alcohol vinílico) | 0,91 kg |
| \bullet | ZnSO_{4}.6H_{2}O | 0,97 kg |
| \bullet | Almidón | 200,00 kg |
| \bullet | Adición de agua | 7,11 kg |
| Peso total | 304,39 kg | |
| Peso total de producto secado | 215,02 kg |
* Natuphos® 5000 G, (revestido con PEG)
| Composición: | ||
| \bullet | SD de fitasa | 11,54 kg |
| \bullet | UF de fitasa | 99,88 kg |
| \bullet | Trehalosa | 1,14 kg |
| \bullet | Poli(alcohol vinílico) | 1,14 kg |
| \bullet | ZnSO_{4}.6H_{2}O | 1,14 kg |
| \bullet | Almidón | 200,00 kg |
| \bullet | Adición de agua | 7,10 kg |
| Peso total | 306,85 kg | |
| Peso total de producto secado | 228,82 kg | |
| Revestido con 10% de solución 1/1/2 de PEG6000/PEG20000/H_{2}O | ||
| (SD de fitasa: Polvo de Fitasa Secado por Pulverización) | ||
| * Phytase Novo® CT, producto competidor, revestido con grasa | ||
| * MCP: grupos de control positivos |
Después de 28 días se determinó el crecimiento de
los animales (Tabla 8).
El análisis por regresión se aplicó para permitir
la comparación del crecimiento por formulación de fitasa (Tabla 9),
con lo que el crecimiento se calculó como sigue:
Crecimiento = intersección + coeficiente de
regresión * actividad de fitasa (FTU/kg).
| Producto | Actividad | Crecimiento |
| (FTU/kg^{1}) | (g) | |
| Control | 82 | 1292 |
| MCP (0,2 g P/kg) | 86 | 1459 |
| MCP (0,4 g P/kg) | 115 | 1581 |
| MCP (0,6 g P/kg) | 116 | 1674 |
| NPHG 518 RE1 | 185 | 1433 |
| NPHG 518 RE1 | 281 | 1456 |
| NPHG 518 RE1 | 393 | 1528 |
| NPHG 518 RE2A | 208 | 1452 |
| NPHG 518 RE2A | 375 | 1475 |
| NPHG 518 RE2A | 416 | 1629 |
| Producto | Actividad | Crecimiento |
| (FTU/kg^{1}) | (g) | |
| Phytase Novo CT | 182 | 1331 |
| Phytase Novo CT | 274 | 1481 |
| Phytase Novo CT | 401 | 1458 |
| ^{1} Actividad de fitasa determinada |
| Intersección: 1302 | Estimación | % |
| MCP | - | |
| NPHG 518 RE1 (ZnSO_{4}) | 0,583 | 100 |
| NPHG 518 RE2 (ZnSO_{4}+PEG) | 0,649 | 111 |
| Phytase Novo CT | 0,434 | 74 |
Puede concluirse que la biodisponibilidad de
fitasa en la formulación revestida con polietilenglicol es muy
superior que la de fitasa en la formulación que contiene un
revestimiento de grasa.
Claims (24)
1. Un procedimiento para la preparación de un
granulado que contiene enzima adecuado para usar en un pienso para
animales, comprendiendo el procedimiento procesar una enzima para
piensos, un portador sólido, agua y opcionalmente aditivos en
cantidades apropiadas para obtener gránulos que contienen enzima,
secar los gránulos y revestir los gránulos secados con
polietilenglicol, en el que el polietilenglicol tiene un peso
molecular que varía de 6.000 a 20.000 daltons.
2. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que el polietilenglicol se aplica a
1-20%, más preferiblemente a 1-15% y
lo más preferiblemente a 8-12% del peso de los
gránulos.
3. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 2, en el que el polietilenglicol usado para revestir
los gránulos se disuelve en primer lugar en agua a una concentración
de 50% (p/p).
4. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el agua y la enzima se
proporcionan como un líquido acuoso que contiene enzima.
5. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 4, en el que el líquido es un filtrado de un
procedimiento de fermentación que da como resultado la producción de
la enzima.
6. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el portador sólido consiste
esencialmente en un polímero de carbohidrato comestible.
7. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el aditivo comprende al
menos 0,1% de un poli(alcohol vinílico).
8. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el aditivo comprende al
menos 0,1% de una sal inorgánica soluble en agua que comprende un
catión divalente.
9. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 8, en el que la sal inorgánica es sulfato de zinc,
preferiblemente tal que tiene de 500 a 1.500, más preferiblemente de
700 a 1.300 y lo más preferiblemente de 900 a 1.100 mg de Zn/kg de
producto final.
10. El procedimiento de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el aditivo
comprende al menos 0,1% (p/p) de trehalosa.
11. Un procedimiento de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la enzima para
piensos comprende al menos una enzima seleccionada del grupo que
consiste en fitasas, xilanasas, fosfolipasas y glucosa oxidasa,
seleccionada preferiblemente del grupo que consiste en fitasas y
xilanasas.
12. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 11, en el que el gránulo tendrá actividad de fitasa
que varía de 4.000 a 20.000 FTU/g, preferiblemente de 5.000 a 20.000
FTU/g y más preferiblemente de 5.000 a 15.000 FTU/g.
13. El procedimiento de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde el procedimiento
comprende las etapas de:
(a) mezclar un líquido acuoso que contiene la
enzima con el portador sólido y con uno o más aditivos que
comprenden un poli(alcohol vinílico), una sal inorgánica
soluble en agua que comprende un catión divalente, y trehalosa;
(b) procesar mecánicamente la mezcla obtenida en
(a), simultáneamente con o subsiguientemente a la mezcladura, para
obtener gránulos;
(c) secar los gránulos obtenidos en (b);
(d) revestir los gránulos obtenidos en (c) con
polietilenglicol en una revestidora de lecho fluido.
14. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 13, en el que el procesamiento mecánico comprende
extrusión, nodulización, granulación de alto cizallamiento,
expansión, aglomeración en lecho fluido o una combinación de los
mismos.
15. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 14, en el que el procesamiento mecánico es extrusión
realizada a baja temperatura y/o en una extrusora de canasta o
cúpula.
16. El procedimiento de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, en el que un líquido
acuoso que contiene enzima y el portador sólido se mezclan y la
mezcla resultante se amasa antes de la granulación.
17. El procedimiento de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, en el que los gránulos
obtenidos se esferonizan antes de secar.
18. El procedimiento de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, en el que la distribución
de tamaños de los gránulos varía de 100 a 2.000 \mum,
preferiblemente de 200 a 1.800 \mum, más preferiblemente de 400 a
1.600 \mum y lo más preferiblemente de 700 a 1.000 \mum.
19. Un granulado que contiene enzima, adecuado
para usar en pienso para animales, revestido con polietilenglicol de
peso molecular que varía de 6.000 a 20.000 daltons, que puede
obtenerse mediante un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 18.
20. Un procedimiento para la preparación de un
pienso para animales, o una premezcla o un precursor de un pienso
para animales, comprendiendo el procedimiento mezclar un granulado
de acuerdo con la reivindicación 19 con una o más substancias o
ingredientes para piensos para animales.
21. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 20, en el que la mezcla de la substancia o las
substancias del pienso y el granulado se trata con vapor de agua, se
noduliza y opcionalmente se seca.
22. Una composición de pienso que comprende un
granulado de acuerdo con la reivindicación 19.
23. Un procedimiento para promover el crecimiento
de un animal, comprendiendo el procedimiento alimentar a un animal
con una dieta que comprende un granulado de acuerdo con la
reivindicación 19 o una composición de acuerdo con la reivindicación
22.
24. Uso de un granulado de acuerdo con la
reivindicación 19 en, o como un componente de, un pienso para
animales o para usar en una dieta para animales.
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