ES2234877T5 - Acidos grasos de cadena media utilizables como agentes antimicrobianos. - Google Patents

Acidos grasos de cadena media utilizables como agentes antimicrobianos.

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Abstract

20101018

Description

Ácidos grasos de cadena media utilizables como agentes antimicrobianos.
Campo técnico
La presente invención se refiere al uso de una gama específica de ácidos grasos de cadena media (MCFA, por sus siglas en inglés) como inhibidores de la contaminación y el crecimiento de microbios, en particular de bacterias y hongos. Concretamente, la invención se refiere al uso de ácido caprílico (C_{8}) y ácido cáprico (C_{10}) o mezclas o emulsiones de los mismos para inhibir la contaminación y el crecimiento bacteriano y fúngico, y, cuando sea necesario, para inhibir la subsiguiente producción de toxinas por estos organismos microbianos.
De forma más específica, la invención se refiere a una mezcla formada fundamentalmente de cantidades equivalentes en peso de C_{8} y C_{10} como agentes antimicrobianos, siendo especialmente activos en entornos ácidos como el estómago.
Antecedentes de la invención
Los micro-organismos son la principal causa del deterioro de alimentos y piensos y comportan una considerable pérdida de nutrientes esenciales (Bartov et al., 1982). Todos los ingredientes de los alimentos y piensos están naturalmente contaminados con bacterias, levaduras y hongos (sobre todo formadores de mohos), los últimos normalmente en forma de esporas. A temperaturas superiores a los 4ºC, la mayoría de los alimentos y piensos son medios ideales para el crecimiento microbiano y, casi siempre, para la subsiguiente producción de metabolitos tóxicos (endotoxina, micotoxina, ...) (Smith et al., 1983; Russel et al., 1991) por el desarrollo in situ de micro-organismos.
En este contexto, la contaminación de los productos agrícolas con hongos es un ejemplo muy ilustrativo. La contaminación con hongos que producen micotoxina es muchas veces inevitable y una preocupación en todo el mundo (Tuite, 1979; Jelinek et al., 1989). Además, dado que la humedad y la temperatura son parámetros importantes para el crecimiento de hongos, los alimentos y el pienso líquidos son muy vulnerables a la contaminación y al crecimiento de hongos y a la subsiguiente presencia de micotoxinas.
Aunque algunos mohos y hongos no son tóxicos y causan pocas dificultades, incluso se les permite multiplicarse, otros causan bastantes problemas. Además, con prácticas de gestión estándar es imposible diferenciar entre la forma no-tóxica y la forma tóxica de mohos y hongos (Hirooka et al., 1996).
Los hongos y mohos que causan enfermedades en los humanos y animales pueden hacerlo mediante infección directa (micosis) o creando micotoxinas que son luego ingeridas (micotoxicosis) (Wyatt, 1995). Algunos ejemplos de micosis son la Aspergillosis en aves de corral, la neumonía intersticial tóxica (conocida en inglés como Fog Fever) en ganado y el Pulmón de granjero. Estas enfermedades son algunas veces muy difíciles de curar. Por otro lado, la micotoxicosis recibió atención en todo el mundo a principios de los años sesenta cuando cerca de un millón de aves (pavos) murieron en el RU debido a la aflatoxicosis (micotoxicosis por aflatoxinas). La micotoxicosis puede ser causada por las siguientes micotoxinas: aflatoxinas, ocratoxinas, tricotecenas, zearalenonas, citrininas, ....
Las micotoxinas causan una gran variedad de signos clínicos negativos según la naturaleza y concentración de micotoxinas presentes, duración de la exposición, especie animal, edad y estado de salud nutritivo en el momento de la exposición a los alimentos y piensos contaminados (Reiss, 1978; Bartov et al., 1982; Harvey et al., 1989; Hamilton, 1990; Pier, 1992). El crecimiento de moho y la subsiguiente producción de micotoxinas son creados por una amplia variedad de factores ambientales y plantas que afectan a la capacidad de los hongos de invadir y colonizar partes de las plantas. Por este motivo, en el pasado, se aplicaron varias técnicas para minimizar la colonización, la contaminación y el crecimiento fúngicos y la subsiguiente producción de micotoxinas.
Quizá algunos de los sistemas conservantes más antiguos para la contaminación fúngica de alimentos y piensos fueron los procesos de secado al aire, curación al sol, secado artificial, fumigación, almacenamiento bajo condiciones anaeróbicas, fermentación, conservación en vinagre, salación, azucarado y el añadido de especias a determinados alimentos y piensos. Sin embargo, estos métodos tradicionales son bastante caros y requieren mucho tiempo. Además, estos métodos no son realmente muy útiles si los alimentos y los forrajes están en tránsito o han sido mezclados con otros ingredientes en una dieta completa.
Por tanto, en las últimas décadas, otros medios como la conservación química se convirtieron en una alternativa más atractiva. Está bien documentada la conservación química fúngica de alimentos y piensos (de alta humedad) para seres humanos y animales (Jones et al., 1970; English et al., 1973; Foster et al., 1987; Yasin y Hanna, 1989). Pero, actualmente, se aplica en general el almacenamiento sin demora, manteniendo la humedad lo más baja posible y añadiendo inhibidores de mohos (según convenga) u otros conservantes químicos (por ejemplo inhibidores ácidos, como ácido benzoico, sórbico, acético y sus sales), derivados o mezclas con el fin de disminuir el crecimiento fúngico en alimentos y piensos (Smith et al., 1983).
El ácido propiónico y todos los conservantes ácidos tradicionales son inhibidores de mohos muy efectivos, pero debido a su volatilidad y a su naturaleza irritante y corrosiva, estos ácidos no se han utilizado tan ampliamente (Marin et al., 1999). Por estos motivos, actualmente se comercializan varias formas reducidas de ácido propiónico (seco y líquido), pero sólo se dispone de información dudosa y limitada sobre la eficacia de estos tipos de "productos químicos combinados" (Rahnema y Neal, 1992). Se han realizado algunos trabajos para evaluar estos nuevos tipos de "productos químicos combinados" (Rahnema y Neal, 1994). Además, actualmente se dispone de algunos agentes antifúngicos no ácidos, como natamicina, nistatina, ... (Rybinska et al., 1997; Emele et al., 2000). Pero algunos de estos nuevos agentes antifúngicos adolecen de algunos aspectos éticos, emocionales y económicos.
En los últimos siglos, la atención se centraba fundamentalmente en la contaminación microbiana de la nutrición humana, pero en la actualidad, la práctica de la conservación de la alimentación animal se ha convertido también en algo importante. El siguiente ejemplo ilustra la importancia de la conservación del pienso contra la contaminación microbiana.
Dado el interés económico de los modernos sistemas de cría de animales para aumentar la productividad y mantener la rentabilidad, se ha convertido en una práctica general aumentar la tasa de crecimiento sometiendo a determinados animales (como por ejemplo los cochinillos, ....) a un destetado prematuro. Pero, este destetado agobia al animal con mucha tensión negativa, sobre todo de origen nutritivo (Zijlstra et al., 1996). Las tensiones negativas van a menudo acompañadas de una disminución más o menos grave de la ingesta de pienso y de una deficiente energía y, por tanto, implican la movilización de reservas del cuerpo por parte del animal. La mala digestión y la mala absorción pueden agravar todavía más la situación y crear trastornos digestivos debido fundamentalmente al crecimiento excesivo de bacterias y hongos y/o a infecciones virales del tracto gastrointestinal (Eckel, 1999).
Existe la creencia general de que la patología digestiva de animales destetados prematuramente se debe fundamentalmente a bacterias gram-negativas, en particular Escherichia coli spp. y Salmonella spp., que están a menudo presentes en el intestino del animal como tales o pueden entrar en el tracto gastrointestinal a través del pienso (Guillot, 1989). Para superar el problema de la patología digestiva, que a menudo implica una grave pérdida de peso y una mayor mortalidad entre los animales, se convirtió en una práctica común el complementar el pienso del animal con dosis bajas de sustancias antimicrobianas farmacéuticas (como por ejemplo antibióticos) o dosis terapéuticas de antibióticos, designados en lo sucesivo como "antibióticos" (Dupont y Steele, 1987; Prescott, 1997). Pero, ahora, hay una creciente preocupación por el añadido de antibióticos en el pienso (Guillot, 1989; Barton, 1998). Con la emergencia de antibióticos de último recurso en la medicina humana, existe el temor al desarrollo de una resistencia a los antibióticos, que implicaría la necesidad de aumentar su dosificación o desarrollar antibióticos nuevos y más fuertes. También existe el temor de que pueda surgir una resistencia entre los seres vivos después de consumir animales tratados con estos antibióticos. La actual preocupación por los perjuicios ambientales de los productos químicos y el hecho de que la mayoría de estos antibióticos ya hayan sido prohibidos en la Unión Europea, o lo vayan a ser en un futuro próximo, justifica la necesidad de alternativas, que funcionen como agentes antimicrobianos (Muirhead, 1998; Ross, 1999).
Como puede deducirse de estos ejemplos, existe la necesidad de encontrar nuevos agentes antimicrobianos que sustituyan a los ya conocidos y a los antibióticos a veces prohibidos para superar el crecimiento microbiano (exterior) y superar la patología digestiva mostrada por los animales.
Otro de los objetivos es proporcionar un aditivo de pienso antimicrobiano capaz de estar activo a valores de pH bajos presentes en el estómago. Esto evita un posterior tránsito de los patógenos ingeridos a los intestinos.
En este contexto, los ácidos grasos de cadena media específicos MCFA (C_{6}, C_{7}, C_{8}, C_{9} y C_{10}) son una valiosa alternativa, dado que pueden utilizarse como agentes antimicrobianos nuevos e innovadores para controlar la contaminación y el crecimiento microbianos y la subsiguiente producción de toxinas en el tracto gastrointestinal y más especialmente en el estómago.
EP-A1-0 089 376 describe un aditivo de pienso o pienso de crecimiento acelerado de animales con un contenido de como mínimo una sal de ácido graso o como mínimo una sal de ácido graso y un éster de ácido graso de azúcar. En este documento los ácidos grasos constan de unos 6-24 carbonos y describen un campo muy amplio de longitudes de cadena. No se proporciona una subgama específica que muestre un mejor efecto que la gama amplia.
EP-A1-0 519 458 describe un aditivo de pienso y pienso para ganado que constan de (a) un triglicérido de un ácido graso de cadena media que tiene de 6 a 12 átomos de carbono y (b) como mínimo una sustancia seleccionada del ácido graso de cadena media que tiene de 6 a 12 átomos de carbono, un monoglicérido del ácido graso y un diglicérido de un ácido graso. Esta composición revela una combinación de ácidos grasos.
El principal objetivo de la actual invención es proporcionar una gama más específica y activa de ácidos grasos de cadena media con mejores propiedades antimicrobianas, en especial propiedades combinadas antibacterianas y antifúngicos. Se cree que esta combinación específica de actividades da el sorprendente resultado de un aditivo de pienso efectivo que produce un mejor nivel de utilización del alimento (que es el peso del pienso consumido por la ganancia de peso del cuerpo en Kg).
La invención proporciona por tanto el uso de dos ácidos grasos de cadena media C_{6}-C_{10}, emulsiones o mezclas de los mismos para la inhibición de la contaminación y el crecimiento microbianos y la subsiguiente producción de toxinas. Preferiblemente se usan cantidades sustancialmente equivalentes de C_{8} y C_{10}.
Descripción de la invención
La presente invención describe el uso de dos ácidos grasos de cadena media (MCFA), elegidos del grupo que consiste en ácido caprílico (C_{8}) y ácido cáprico (C_{10}), o mezclas de los mismos, con cantidades equivalentes por peso, en una proporción de: 20-50% C_{8}, 20-50% C_{10} y opcionalmente otro MCFA elegido de C_{6}-C24 para la inhibición de la contaminación y el crecimiento microbianos y/o la subsiguiente producción de toxinas.
La invención se refiere al uso de dos ácidos grasos de cadena media (MCFA), elegidos del grupo que consiste en ácido caprílico (C_{8}) y ácido cáprico (C_{10}), emulsiones o mezclas de los mismos, cantidades en peso aproximadamente iguales, en una cantidad de:
20-50% de C_{8}
20-50% de C_{10}
y opcionalmente otros MCFA elegido de C_{6} - C_{24}
en donde la concentración de MCFA es 100-300 ppm
para la fabricación de un medicamento para la inhibición de la contaminación y el crecimiento microbianos y/o de la producción subsiguiente de toxinas.
La invención se refiere además al uso que se ha descrito más arriba de ácido caprílico (C_{8}) y ácido cáprico (C_{10}), en cantidades en peso aproximadamente iguales y en una concentración de 100-3000 ppm para la fabricación de un medicamento para la inhibición de contaminación y crecimiento microbianos y/o de la producción subsiguiente de toxinas.
La invención se refiere además al uso que se ha descrito más arriba, en combinación con otros MCFA, tales como ácido láurico (C_{12}) y mirístico (C_{14}), otros agentes antifúngicos o con otros ácidos (grasos) (orgánicos) o con aditivos, tales como extractos aromáticos y vegetales.
La invención se refiere además al uso que se ha descrito más arriba, para combatir el crecimiento de hongos y levaduras elegidos del grupo: Penicillium, Aspergillus, Fusarium, Cephalosporum, Saccharomyces, Candida así como otros Fungi Imperfecti y Hemiascomicetos (levaduras).
La invención se refiere además al uso que se ha descrito más arriba para combatir selectivamente el crecimiento de bacterias Gram negativas tales como Escherichia coli, Salmonella sp., Shigella sp. y otras bacterias Gram negativas y coliformes y organismos responsables del deterioro de alimentos y piensos.
La invención se refiere además al uso que se ha descrito más arriba para el control selectivo y la regulación del ecosistema microbiano en el tracto gastrointestinal de cualquier animal o ser humano.
La invención se refiere además al uso que se ha descrito más arriba, en donde los animales están en las primeras fases del destete.
La invención también se refiere a una composición de pienso para un animal, que comprende un suplemento alimenticio que contiene uno o más ácidos grasos de cadena media (MCFA), elegidos del grupo que consiste en ácido caprílico (C_{8}) y ácido cáprico (C_{10}), emulsiones o mezclas de los mismos, cantidades en peso aproximadamente iguales, en una cantidad de:
20-50% de C_{8}
20-50% de C_{10}
y opcionalmente otros MCFA elegido de C_{6} - C_{24}
en donde la concentración de MCFA es 100-300 ppm.
La invención se refiere además a una composición de pienso como se ha descrito más arriba, que contiene ácido caprílico (C_{8}) y ácido cáprico (C_{10}) en cantidades en peso aproximadamente iguales y en una concentración de 100-3000 ppm.
En primer lugar, la presente invención trata de la sorprendente observación de que al suministrar un MCFA específico en la gama de C_{6}-C_{10}, o mezclas como una solución o una emulsión para hongos, levaduras y bacteria, inhiben su posterior crecimiento. El crecimiento de hongos, levaduras y bacterias se inhibe y los respectivos micro-organismos mueren con la administración de MCFA. En la presente invención, se hace un uso preferente de una mezcla de diferentes ácidos grasos específicos. Cada uno de los ácidos grasos contiene un número diferente de átomos de carbono. Los inventores han descubierto que esta mezcla muestra unas propiedades antimicrobianas óptimas. Los ácidos grasos que pueden usarse en esta invención son los ácidos grasos tanto con un número par como impar de átomos de carbono, por ejemplo C_{6} (ácido caproico, ácido hexanoico), C_{7} (ácido heptanoico), C_{8} (ácido caprílico, ácido octanoico), C_{9} (ácido nonanoico o pelargónico) y C_{10} (ácido cáprico, ácido decanoico).
Los efectos antimicrobianos de los ácidos grasos y sus jabones ya son conocidos desde hace mucho tiempo y han sido examinados por J.J. Kabara (1978) en "The pharmacological effects of lipids" (Los efectos farmacológicos de los lípidos). Este examen trata de que en series homólogas de ácidos grasos, se ha descubierto que la eficacia bacteriológica aumenta cuando se incrementa la longitud de la cadena. Se ve como la E. coli spp. y la Shigella spp. mueren con concentraciones moderadas de jabones saturados de ácido láurico con un contenido de 12 átomos de carbono, y ácidos grasos estearílicos con un contenido de 18 átomos de carbono. Los ácidos grasos con una longitud de cadena de 10 a 12 átomos de carbonos muestran una actividad antimicrobiana óptima, mientras que los ácidos grasos inferiores con 4-10 átomos de carbono no tienen efectos germicidas o lo tienen muy poco.
El mecanismo según el cual los ácidos grasos ejercen una actividad antimicrobiana ha sido documentado en la literatura científica. La teoría actualmente aceptada es que la membrana de la célula microbiana del lípido es permeable al ácido graso sin disociar, y, como consecuencia, el ácido graso puede pasar a través de la membrana de la célula microbiana hacia el interior más alcalino. Debido a la alcalinidad intracelular más alta, el ácido graso está disociado, lo cual implica una disminución del pH intracelular por debajo del nivel de supervivencia. Los ácidos grasos actúan de hecho como un protonóforo, que incrementa el filtrado interior de H+ e implica que el eflujo de H+ sea demasiado lento para permitir que el pH intracelular aumente otra vez. Las propiedades fisicoquímicas de los ácidos grasos que les permiten actuar como protonóforos pueden variar y dependen de muchos parámetros. Algunos ejemplos de estos parámetros son la longitud de la cadena y pKa del ácido graso, así como el entorno fisicoquímico, las precipitaciones, el pH en el lugar de acción y la composición química de la envuelta microbiana que determina el paso de los ácidos grasos a través de la membrana. En este sentido, el mejor rendimiento del ácido graso con un contenido de 8-10 átomos de carbono según la invención es atribuido a la extrema permeabilidad de la membrana celular microbiana para este ácido graso. Esto es bastante sorprendente, dado que Kabara (1978) revela que los ácidos grasos inferiores con un contenido de 4-10 átomos de carbono muestran poca actividad germicida. Un incremento del pH de 6,5 a 7,5 aumentaba la mínima concentración inhibitoria de los ácidos grasos de cadena corta con un contenido de 6-8 átomos de carbono, y disminuía las mínimas concentraciones de los dos ácidos grasos de cadena media con un contenido de 12-14 átomos de carbono (ácido láurico, ácido mirístico).
Sin embargo, en Kabara (1978) no se muestra que los ácidos grasos con un contenido de 8-10 átomos de carbono podrían controlar las bacterias.
Esta acción antimicrobiana particular de los MCFA C_{8}-C_{10} es especialmente efectiva para una inhibición combinada contra hongos, levaduras y bacterias gram-negativas. Hay varias categorías de hongos: Aspergillus, Candida, Cephalosporum, Fusarium, Penicillium, y otros hongos pertenecientes a los Fungi Imperfecti (hongos imperfectos). Algunas de las levaduras son Saccharomyces y otros Hemiascomicetos (levaduras). Algunas de las bacterias gram-negativas son Escherichia coli, Salmonella sp., Shigella sp. y otras bacterias y organismos responsables del deterioro gram-negativos y coliformes. Mediante la inhibición del crecimiento y la muerte de la célula microbiana, los respectivos micro-organismos ya no pueden causar enfermedades intrínsecas de la célula ni producir más
toxinas.
A partir de estos resultados y observaciones de otros in situ, se podría esperar que otros MCFA sean también útiles para esta aplicación. Algunos otros MCFA son el ácido láurico (C12) y el ácido mirístico (C14). Para lograr este objetivo en particular, puede usarse una concentración de hasta 100000 ppm de MCFA eventualmente combinada con otros ácidos (grasos) (orgánicos), agentes antimicrobianos y aditivos, como por ejemplo aromas. Se ha visto como especialmente adecuado 1200 ppm de una mezcla de MCFA (ver ejemplos).
En conclusión, los MCFA (o sus mezclas o emulsiones) inhiben el crecimiento microbiano matando las células microbianas.
La invención trata en particular de una gama pequeña y específica de MCFA (C_{8}-C_{9}-C_{10}) y más en particular sobre cantidades equivalentes en peso de C_{8} y C_{10} adecuadas como agentes antimicrobianos. Como resultado, puede controlarse con más facilidad el crecimiento microbiano durante la contaminación, durante la incrustación biológica, durante la fermentación, en sistemas ecológicos como el tracto gastrointestinal, en comparación con el uso de antibióticos tradicionales como el ácido propiónico, promotores de crecimiento y antibióticos.
El efecto observado se obtiene con el MCFA libre o como una emulsión del MCFA.
Con el fin de que la actual invención pueda ser entendida de forma más clara, se describirá la forma preferida con referencia a los siguientes ejemplos.
Los posibles usos son todas las situaciones en las que la contaminación microbiana es desventajosa y debe ser monitorizada y controlada. Por este motivo, el MCFA específico puede aplicarse en la protección de los cultivos para las plantas en crecimiento, cosechadas y almacenadas, en alimentos y piensos en polvo y líquido, como agente antiincrustante en tubos y tanques (depurador de fluidos), en la atención sanitaria de los seres humanos (en caso de diarrea o como aerosol para enfermedades respiratorias o en las aplicaciones tópicas, como por ejemplo la cicatrización de heridas y en caso de infección vaginal, enfermedades dermatológicas, enfermedades orales, ...), en la conservación de alimentos y piensos (fruta, queso, bizcocho, pan, ...), en bebidas, en agentes de limpieza (desinfectantes) y deter-
gentes, ....
A continuación se exponen algunos ejemplos que demuestran la eficacia antimicrobiana de los MCFA siendo un 50/50 en peso por mezcla de C_{8} y C_{10}. Está claro que estos ejemplos se exponen a título explicativo y que no se limitan al ámbito de la invención expresada en las reivindicaciones.
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Breve descripción de las ilustraciones
Las ilustraciones son esquemáticas y no deben interpretarse como limitativas del ámbito de la invención.
El gráfico 1 muestra la relación lineal entre OD600 nm y la cantidad de células E. coli K88.
El gráfico 2 muestra el recuento de E. coli (como log10 CFU) en los animales de control en las diferentes partes del tracto gastrointestinal en función del tiempo (en días) después de la administración de MCFA.
El gráfico 3 muestra el recuento de E. coli (como log10 CFU) en los animales tratados en las diferentes partes del tracto gastrointestinal en función del tiempo (en días) después de la administración de MCFA.
El gráfico 4 muestra el recuento de Enterobacteriaceae (como log10 CFU) en los animales de control en las diferentes partes del tracto gastrointestinal en función del tiempo (en días) después de la administración de MCFA.
El gráfico 5 muestra el recuento de Enterobacteriaceae (como log10 CFU) en los animales tratados en las diferentes partes del tracto gastrointestinal en función del tiempo (en días) después de la administración de MCFA.
El gráfico 6 muestra el recuento total (como log10 CFU) en los animales de control en las diferentes partes del tracto gastrointestinal en función del tiempo (en días) después de la administración de MCFA.
El gráfico 7 muestra el recuento total (como log10 CFU) en los animales tratados en las diferentes partes del tracto gastrointestinal en función del tiempo (en días) después de la administración de MCFA.
El gráfico 8 muestra el recuento de bacterias de ácido láctico (como log10 CFU) en los animales de control en las diferentes partes del tracto gastrointestinal en función del tiempo (en días) después de la administración de MCFA.
El gráfico 9 muestra el recuento de bacterias de ácido láctico (como log10 CFU) en los animales tratados en las diferentes partes del tracto gastrointestinal en función del tiempo (en días) después de la administración de MCFA.
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Ejemplo 1 Influencia de los MCFA en el crecimiento y supervivencia de hongos y levaduras con pH 4 (sobre todo en forma de ácido de MCFA)
Se evaluaron seis cepas de hongos/levaduras: Penicillium chrysogenum MUCL 28658, Aspergillus niger MUCL 19001, Candida albicans MUCL 29800, Fusarium oxysporum MUCL 781, Cephalosporum chrysogenum MUCL 9718 y Saccharomyces cerevisiae MUCL 31497. Cada cepa fue incubada a 25ºC en caldo de G(lucosa) de P(atata) con el siguiente valor pH y con la siguiente concentración de MCFA específico 50%/50% por peso (C_{8}-C_{10}): 2400 ppm (pH 4,0), 1200 ppm (pH 4,0), 600 ppm (pH 4,0), 300 ppm (pH 4,0), 0 ppm (pH 4,0), 0 ppm (pH 7,0). Después de 7 días, se evaluaron todos los caldos de fermentación para observar el crecimiento. Se realizó una numeración sobre placa para determinar el tipo de inhibición (modo de acción aniquilador o estático). La tabla 1 resume los resultados del crecimiento. A 300 ppm del MCFA específico y para todas las cepas microbianas, no pudo observarse crecimiento después de la numeración sobre placa en el agar de GP.
TABLA 1 Crecimiento de hongos/levaduras en diferentes concentraciones de MCFA a pH 4,0 ("+" crecimiento, "-" no crecimiento)
1
A partir de la tabla 1, está claro que el MCFA específico (C_{8}-C_{10}) tiene un efecto inhibidor a pH 4,0 en Aspergillus niger MUCL 19001, Candida albicans MUCL 29800, Fusarium oxysporum MUCL 781 y Saccharomyces cerevisiae MUCL 31497. Las cepas fueron aniquiladas, lo que causó la inhibición del crecimiento. Penicillium chrysogenum MUCL 28658 y Cephalosporum chrysogenum MUCL 9718 no crecieron a pH 4 (fuera de la gama óptima de pH). Por este motivo, no se dispone de conclusiones para estas dos cepas.
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Ejemplo 2 Influencia de los MCFA en el crecimiento y supervivencia de hongos y levaduras a pH 7 (sobre todo en forma de sal de MCFA)
Se aplicaron las mismas condiciones experimentales descritas en el experimento 1. Sin embargo, en el presente experimento, todos los caldos de fermentación se fijaron a pH 7,0. Los resultados se resumen en la tabla 2. Allí donde las cepas no crecieron, fueron, además, aniquiladas (verificado por numeración sobre placa en agar de GP).
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TABLA 2 Crecimiento de hongos/levaduras a concentraciones diferentes de MCFA a pH 7,0 ("+" crecimiento, "-" no crecimiento)
2
A partir de la tabla 2, puede concluirse que el uso de MCFA específicos (C_{8}-C_{10}) tiene un efecto inhibidor en Penicillium chrysogenum MUCL 28658, Aspergillus niger MUCL 19001, Candida albicans MUCL 29800, Fusarium oxysporum MUCL 781, Cephalosporum chrysogenum MUCL 9718 y Saccharomyces cerevisiae MUCL 31497. También aquí, las cepas fueron aniquiladas, lo que creó una inhibición del crecimiento.
A partir de los ejemplos 1 y 2, puede concluirse que pueden aplicarse los MCFA específicos (C_{8}-C_{10}) como agentes antimicrobianos muy efectivos para Aspergillus niger MUCL 19001, Candida albicans MUCL 29800, Fusarium oxysporum MUCL 781, Saccharomyces cerevisiae MUCL 31497, Penicillium chrysogenum MUCL 28658, Cephalosporum chrysogenum MUCL 9718. El efecto antifúngicos se observa en una amplia gama de pH.
Ejemplo 3 Evaluación en vivo de MCFA con cochinillos destetados prematuramente
El tracto gastrointestinal de cochinillos destetados es muy sensible a la contaminación de Escherichia coli K88. La contaminación con E. coli K88 produce diarrea y bajo rendimiento (reflejado en el crecimiento diario y en la utilización del alimento). Con el fin de ilustrar el control de la contaminación de E. coli K88 en cerdos mediante MCFA, se realizó el siguiente test.
Se preparó una mezcla de acuerdo con esta invención que contenía aproximadamente 40 partes por peso de cebada, 14 partes por peso de trigo, 10 partes por peso de productos de maíz, 11 partes por peso de productos de Soja y 20 partes por peso de un compuesto de suplemento de pienso con un contenido de 0,8 partes por peso de MCFA específico con 8-10 átomos de carbono. Se añadieron también 10^{8} bacterias patógenas (E. coli K88) por g de pienso.
Se preparó un pienso de control que contenía los mismos componentes que la mezcla antes descrita, con la excepción de que el pienso de control no contenía MCFA específico.
Se destetó un grupo de 10 cerdos después de un período de 21 días. Todos los cerdos tenían acceso libre al agua y al pienso. Un primer grupo de control (grupo 1) fue alimentado con el pienso de control. Un segundo grupo (grupo 2) fue alimentado con la composición de pienso de esta invención tal como se ha descrito antes.
Todos los animales fueron sacrificados 5 días después del destete. Se hizo un recuento del número de bacterias por gramo de contenido estomacal. Los resultados se resumen en la tabla 3.
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TABLA 3 Cantidad de bacterias (a lo largo de la cantidad contada) por g de contenido estomacal
3
En la tabla 3 se ve como añadiendo MCFA con un contenido de 8-10 átomos de carbono, las bacterias ya quedan aniquiladas en el estómago (condiciones ácidas) de los animales. En el 80% de los cerdos alimentados con el suplemento de pienso de esta invención, no pudo encontrarse casi ninguna bacteria en el estómago, mientras que con el pienso de control en sólo el 20% de los casos las bacterias podían haber sido aniquiladas en el estómago.
Está claro que al complementar un pienso con uno o más ácidos grasos con un contenido de 8-10 átomos de carbono, puede controlarse el desarrollo de bacterias en el tracto digestivo del animal joven. Lo más probable es que este efecto pueda explicarse por el hecho de que con la presencia de estos ácidos grasos en el estómago del animal se produzca un entorno fisiológico capaz de regular y estabilizar la microflora gastrointestinal. En esto se ha descubierto que los ácidos grasos con un contenido de 8-10 átomos de carbono pueden aniquilar la mayor parte de las bacterias patológicas (como la E. coli K88) ya en el estómago, de modo que puede impedirse el tránsito de dosis patológicas de bacterias hacia los intestinos y evitarse la ocurrencia de trastornos gastrointestinales.
Además, como puede concluirse de este ejemplo, los MCFA pueden reducir la contaminación de E. coli en un entorno muy complejo, consistente en un ecosistema muy complejo y una mezcla compleja de materia orgánica e inorgánica, aditivos, aromas, ....
Ejemplo 4 Efecto de MCFA específicos en el rendimiento animal
Se repitió el experimento revelado en el ejemplo 3. Se ha descubierto, además, que el grupo de cerdos alimentados con la composición de pienso de esta invención mostró un nivel de crecimiento aproximadamente un 7,5% mejor que el grupo de control. A una edad de 55 días, el peso medio de los cerdos era aproximadamente de 19 Kg. Estos cerdos se supone que deben alcanzar los 20 Kg antes del día 60 de su vida, lo cual es un objetivo que no pudo lograrse durante mucho tiempo. Esto significa que la composición de pienso de esta invención produce un crecimiento diario superior. Además, dado que la ingesta de pienso para ambos piensos era muy similar, la composición de pienso de esta invención dio como resultado también un nivel de utilización del alimento inferior.
En otras palabras, puede darse a los animales el MCFA específico con el fin de mejorar su rendimiento (reflejado en el crecimiento diario y en el nivel de utilización del alimento), probablemente regulando el ecosistema microbiano del tracto gastrointestinal y por el hecho de que los MCFA se absorben muy rápidamente desde el tracto gastrointestinal y se convierten después en energía (que está luego disponible para el animal). De ese modo, el MCFA específico puede sustituir a los promotores de crecimiento tradicionales.
Ejemplo 5 Comparación de MCFA y colistina para control de crecimiento de E. coli K88
Se inocularon de forma equivalente tres muestras de 100 ml de caldo de fermentación (Infusión de cerebro corazón) con un cultivo durante la noche de E. coli K88 (patógeno en el tracto gastrointestinal del cerdo) y se incubó después a 37ºC. Se midió la densidad óptica a 600 nm (OD600 nm) - que es proporcional a la cantidad de células presentes de E. coli (gráfico 1). En el momento en que se obtuvo un OD600 nm de entre 0,2 y 0,5,
(1)
no se añadió nada a la primera muestra,
(2)
se añadieron 12 ppm de colistina a la segunda muestra y
(3)
se añadieron 1200 ppm de la sal de sodio de MCFA (mezcla que contiene 50% de ácido graso con 8 átomos de carbono y 50% de ácido graso con 10 átomos de carbono) a la tercera muestra.
Las muestras fueron incubadas a 37ºC durante 4 horas con pH 4,0. Cada hora se midió el OD600 nm. Se eliminaron las muestras de la incubación después de 4 horas, se midió el pH para registrar los posibles cambios del pH durante la incubación. Los resultados se resumen en la tabla 4.
TABLA 4 Efecto del MCFA y la colistina (control positivo) en E. coli K88
4
En la tabla 4 se ve como el crecimiento de E. coli se retarda un 56% por el añadido de colistina y un 96% por el añadido de MCFA de esta invención. Dado que el pH en las tres muestras era aproximadamente el mismo, hay un efecto muy pronunciado del MCFA de esta invención. Puede concluirse que la colistina, que es un antibiótico tradicional, puede ser eficientemente sustituida por el MCFA.
Ejemplo 6 Comparación in vitro de la actividad antimicrobiana de MCFA (50/50 C_{8} y C_{10}) y agentes antimicrobianos comercialmente disponibles
Las cantidades de pruebas varían según la información técnica proporcionada por los vendedores de los productos conocidos. El objetivo es evaluar la actividad antimicrobiana de los MCFA de C_{8}/C_{10} y los productos comercialmente disponibles CRINA® (productos Akzo Nobel) en el estómago. Se usaron cuatro sustancias de prueba:
a.
En blanco
b.
MCFA ® Pienso 8 g/Kg
c.
CRINA® HC Cerdos ® Pienso 100 mg/Kg
d.
CRINA® HC 739 ® Pienso 50 mg/Kg.
e.
CRINA® HC Cerdos/cerdas en período final del engorde ® Pienso 75 mg/Kg
La preparación de la solución de prueba fue la siguiente. Añadir a un 1 Kg de pienso (compuesto Tabla 5) una cantidad exactamente determinada de E. coli K 88. Luego, crear una suspensión de 20% de pienso y 80% de solución fisiológica (0,85% salina). Para simular el 20% de suspensión en un medio gástrico, establecer un pH de 3,5-4,0 con 0,1 N HCl.
TABLA 5
5
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La suspensión acidificada se distribuye ahora en muestras de 100 ml. Se realizó un recuento microbiano de t=0. Las muestras se incubaron durante 3h a 37ºC. Las muestras fueron eliminadas después de 3h y se determinó el pH y el recuento microbiano. Se contaron las cepas de E. coli en un medio Coli ID (Bio Mérieux, 42017).
Las observaciones planificadas fueron:
a.
Recuento microbiano de muestra de control (en blanco) y tratamientos en t=0
b.
Recuento microbiano de muestra de control (en blanco) y tratamientos en t=3h.
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La tabla 6 describe los resultados calculados que prueban la eficacia antimicrobiana en el estómago de una mezcla de MCFA (50/50 C_{8}/C_{10}) de acuerdo con la invención.
TABLA 6
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6
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Ejemplo 7 Eficacia antimicrobiana de sales de MCFA en una solución acuosa y de una emulsión de MCFA
El objetivo de este ejemplo es estudiar la eficacia de una mezcla de MCFA de C_{8} y C_{10} (50% equivalente por peso) proporcionada como solución salina en agua para beber en el rendimiento zootécnico de gallinas (crecimiento, nivel de utilización del alimento, ingesta de alimento, muerte).
Se encerraron cuarenta gallos ROSS 308 en cuatro gallineros diferentes. Se proporcionó agua para beber y pienso a placer. La prueba duró 36 días. A todas las gallinas se les dio el mismo pienso durante todo el tiempo. El pienso no contiene ningún promotor del crecimiento ni coccidiostático. Se proporcionó una mezcla de C_{8}-C_{10} en el agua para beber durante el período de prueba para los gallineros 2, 3 y 4. El gallinero 1 dispuso de agua para beber pura, los gallineros 2, 3 y 4 dispusieron de MCFA como sal en las siguientes cantidades, respectivamente: 0,5 kg, 1 kg y 2 kg por 1000 I.
Los resultados de estas pruebas se listan en las tablas 7, 8, 9, 10 y 11.
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TABLA 7
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7
TABLA 8
8
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TABLA 9
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9
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TABLA10
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10
TABLA 11
11
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Como puede verse en las tablas 7-11, durante las tres primeras semanas no se mostraron diferencias específicas en estas cuatro poblaciones. En el día 36 resultó evidente que se obtenía un peso del cuerpo superior y un mejor nivel de utilización del alimento en los tres gallineros en los que se daba el tratamiento de MCFA. Está claro que el compuesto de MCFA específico de acuerdo con la presente invención tiene un efecto positivo en el rendimiento zootécnico de gallinas.
Se realizó otra prueba en la que se proporcionaron MCFA (50/50 por peso C_{8}-C_{10}) como emulsión. Cuando se utilizaron concentraciones más altas de hasta varios Kg de MCFA en las que estos MCFA fueron añadidos al agua para beber como sal, se podía formar espuma. Para evitar estos problemas, se podían añadir varios agentes antiespuma al agua para beber. Sin embargo, en la actual invención se descubrió con sorpresa que la fracción específica de MCFA según la invención podía presentarse mejor en forma de emulsión. Este enfoque evitaba la producción de
espuma.
Se realizó otra prueba en la que la forma de sal (1200 ppm) fue comparada con emulsión de MCFA del 50% (0,3%) en la que se usaba un propileno-etileno polímero como agente emulsionante en xantana y agua. Es evidente que pueden elegirse otros agentes emulsionantes conocidos como tales en el sector. Aunque la forma de sal mostró que tenía un efecto anti-microbacteriano, el uso de la emulsión fue varias veces más activa.
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Ejemplo 8 Uso de MCFA en cerdos
El objetivo de este ensayo es evaluar el efecto de MCFA (50%/50% por peso) en las pruebas con cerdos (de 30 a 105 Kg).
La granja experimental está situada en el Oeste de Flandes y consiste en 2 grupos, cada uno de 10 pocilgas.
Cada pocilga (2m x 4m) contiene 14 cerdos. Se instaló un suministrador de pienso por pocilga (ad libitum) en el lado del pasillo. En el otro lado de la pocilga se suministraba agua (ad libitum). Se mezclaron lechones y verracos. Durante todo el experimento, las pocilgas se ventilan.
Los piensos se distribuyen de tal modo que el peso medio de un cerdo por pienso es similar para todos los piensos al inicio del ensayo animal (\pm 30 Kg). Se monitorizaron los siguientes piensos durante el ensayo:
Pienso 1:
control
Pienso 2:
control + 0,1% control de MCFA (fase de crecimiento)
\quad
control + 0,05% de MCFA (fase de engorde)
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Se siguieron estos parámetros: peso del cerdo e ingestión de pienso.
Los cerdos fueron pesados individualmente a los "30 Kg", "50 Kg" y "100 Kg". El ensayo animal se inició el 19 de mayo del 2000. Todos los cerdos fueron pesados individualmente. La segunda pesada se realizó el 26 de junio del 2000. La última pesada se realizó el 25 de septiembre de 2000. Cada cerdo fue seguido por su número Sanitel. De los datos obtenidos puede deducirse el siguiente resumen (tabla 12):
TABLA 12
13
De la tabla 12 se deduce claramente que la dieta 2 produce el más alto crecimiento durante la fase de crecimiento. Al final de la experiencia, este efecto desaparece. Parece que el MCFA puede utilizarse eficientemente como promotor del crecimiento durante la fase de crecimiento.
También se registró la ingesta de pienso por pocilga. El 26 de junio del 2000, el pienso original (en crecimiento) se cambió y los cerdos fueron alimentados con pienso para acabar el engorde. La ingesta de pienso por cerdo fue medida para la fase de crecimiento y para la fase final (tabla 13). A partir de estos datos, el nivel de utilización del alimento podía seguir calculándose (tabla 14).
TABLA 13 Ingesta de alimentos de cerdos que reciben diferentes dietas
14
TABLA 14 Nivel de utilización del alimento de cerdos que reciben diferentes dietas
15
A partir de las tablas 13 y 14, resulta evidente que la complementación de MCFA para el pienso resulta en un nivel inferior de utilización del alimento durante todo el período. Mientras que los MCFA no tienen ningún efecto en el crecimiento, tienen un efecto positivo en el nivel de utilización del alimento durante la fase final.
En conclusión, los MCFA pueden usarse de forma efectiva como "promotores de crecimiento" durante la fase de crecimiento, pero este efecto desaparece más tarde.
Ejemplo 9 Determinación de valor CMI de MCFA
Esta prueba fue subcontratada a la Universidad de Gante.
Se realizó un ensayo para determinar la susceptibilidad in vitro para los MCFA de cepas de recogidas diferentes de bacterias comúnmente asociadas con el tracto intestinal. Las concentraciones mínimas inhibitorias (CMI) del producto en cepas recogidas variaban de 0,25% a 0,005%. A un pH 7,2, la actividad más alta se vio en enterococos cultivados anaeróbicamente a bajo pH. La actividad más baja se registró en Enterobacteriaceae y en Pseudomonas cultivados aeróbicamente.
En el estudio se incluyeron diecisiete cepas de recogida que representaban varias bacterias intestinales de cultivo facultativo y aeróbico (Tabla 15). Se probaron también tres cepas de control antibiograma S. aureus ATCC 25922, Enterococcus faecalis ATCC 29212 y E. coli 25923.
Se prepararon en agua destilada tres disoluciones multiplicadas por diez de una suspensión del 10% del producto. Para obtener las concentraciones finales deseadas, se midieron 1,5, 0,75 y 0,36 ml de estas disoluciones en pipeta en placas petri y se mezclaron cuidadosamente con medios de crecimiento derretidos. Se utilizaron tres medios: el de Mueller - Hinton II (BBL) con un pH de 7,2, medio MRS (Oxoide) de placas con pH 6,2 y medio MRS con pH ajustado a 4.6.
Se cultivaron cepas conservadas en placas de agar sangre Columbia o medio MRS. Se prepararon inoculaciones de cultivos de caldo durante la noche de 16 a 26 h incubados a 37ºC. Estos cultivos se obtuvieron suspendiendo el crecimiento en salina estéril en un fotómetro adaptado para mediciones de escala McFarland (bioMérieux). Las soluciones adaptadas a 0,5 McFarland fueron diluidas 10 veces en salina e inoculadas en el antibiótico y placas de control usando un inoculador multipunto Denley (Mast). De ese modo, aproximadamente 10.000 unidades formadoras de colonias de cada cepa fueron inoculadas en las placas. Las placas MRS fueron incubadas anaeróbicamente en una atmósfera de H2 + CO2. Las placas Mueller-Hinton fueron incubadas aeróbicamente.
Se realizaron lecturas después de la incubación a 37ºC durante 2 días. Las CMI fueron registradas en la concentración más baja que inhibía completa o casi completamente el crecimiento, haciendo así caso omiso de rastros débiles de crecimiento o colonias únicas.
Las mínimas concentraciones inhibitorias se muestran en la Tabla 1. Sólo las cuatro cepas Lactobacillus crecieron muy bien a pH 4,6. El crecimiento de la mayoría de las cepas de enterococos se desarrolló bastante bien con este Ph, pero menos que en los otros medios. Las restantes cepas no crecieron. Todas las cepas excepto las de gram-negativas crecieron en MRS a pH 6,2. Los lactobacilos desarrollaron sólo rastros débiles de crecimiento en agar Mueller-Hinton.
Las CMI de todas las aisladas se situaron todas entre 0,25% y 0,0025% de emulsión de MCFA. El producto era más activo a pH 4,6 en los enterococos y lactobacilos que pudieron crecer. En condiciones de un crecimiento in vitro óptimo las CMI variaron entre 0,25 y 0,1%.
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(Tabla pasa a página siguiente)
TABLA 15
16
Ejemplo 10 Eficacia de los MCFA en cochinillos (7-20 Kg)
La eficacia sobre los Enterobacteriaceae será el objeto del ejemplo 10. Se evaluará la actividad antimicrobiana de una emulsión de MCFA del 50% usando una población de cochinillos (7-20 Kg).
Los cerdos prematuramente destetados (7 Kg) se distribuyeron en dos poblaciones cada una de diez especimenes. Se les proporcionó agua y pienso a placer. La población (C) dispuso de un pienso básico sin antibióticos ni promotores del crecimiento.
A la población (B) se le dio pienso básico complementado con 0,50% de emulsión del 50% de MCFA (50/50 C_{8}-C_{10}, con agente emulsionante polímero etileno propileno). Para cada muestra se seleccionaron dos veces dos animales del grupo de control y del grupo tratado y fueron viviseccionados de acuerdo con procedimientos éticos aprobados. El contenido recogido de varias partes del tracto gastrointestinal fue el estómago, el duodeno, el íleon y la primera parte del intestino ciego. Se hicieron dos muestras mezcladas por lugar del tracto gastrointestinal de los grupos de control y tratamiento y se analizaron en cuatro medios diferentes: agar nutriente para el recuento de la contaminación total, violeta rojo bilis glucosa agar para el recuento de las enterobacterias, coli ID para el recuento de E. coli y Rogosa agar para bacterias ácidas lácticas.
Los resultados de estos diferentes recuentos se muestran en los gráficos 2-9. Es evidente que se redujo la población de E. coli y enterobacterias, en particular en la primera parte, que es la parte más acídica del tracto gastrointestinal.
Los gráficos 8 y 9 muestran el sorprendente efecto selectivo en los organismos microbianos. Disminuye sustancialmente la población de especies patogénicas posibles y no deseadas como E. coli, enterobacterias. La población de especies deseadas como las bacterias de ácido láctico sigue sin verse afectada.
Es evidente que los ejemplos son sólo ilustrativos y no limitan la invención. Puede ser adecuado usar un posible intervalo de % en peso de un suplemento de pienso de acuerdo con la invención en una mezcla de 20-50% C_{8}, 20-50% C_{10} y cualquier otro MCFA de C_{6}-C24 hasta 100%.
Se probaron algunos de estos suplementos de pienso y funcionaron igual que el compuesto estándar 50%/50% C_{8}-C_{10} usado en los mencionados ejemplos.
La asombrosa acción selectiva contra las especies específicas se puso también de manifiesto usando estos últimos intervalos.
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Claims (9)

1. Uso de dos ácidos grasos de cadena media (MCFA), elegidos del grupo que consiste en ácido caprílico (C_{8}) y ácido cáprico (C_{10}), emulsiones o mezclas de los mismos, cantidades en peso aproximadamente iguales, en una cantidad de:
20-50% de C_{8}
20-50% de C_{10}
y opcionalmente otro MCFA elegido de C_{6}-C_{24}
donde la concentración de MCFA es 100-3000 ppm,
para la fabricación de un medicamento para la inhibición de la contaminación y el crecimiento microbianos y/o la subsiguiente producción de toxinas.
2. Uso según la reivindicación 1, de ácido caprílico (C_{8}) y ácido cáprico (C_{10}) en cantidades en peso aproximadamente iguales y en una concentración de 100-3000 ppm para la fabricación de un medicamento para la inhibición de la contaminación y el crecimiento microbianos y/o la subsiguiente producción de toxinas.
3. Uso según la reivindicación 1 o 2, en combinación con otros MCFA, como el ácido láurico (C_{12}) y el ácido mirístico (C_{14}), otros agentes antifúngicos o con otros ácidos (grasos) (orgánicos) o con aditivos, tales como extractos aromáticos y vegetales.
4. Uso según cualquiera de las anteriores reivindicaciones de 1 a 3 para combatir el crecimiento de hongos y levaduras elegidos del grupo: Penicillium, Aspergillus, Fusarium, Cephalosporum, Saccharomyces, Candida así como otros Fungi Imperfecti y Hemiascomicetos (levaduras).
5. Uso según cualquiera de las anteriores reivindicaciones de 1 a 4 para combatir selectivamente el crecimiento de bacterias Gram negativas como Escherichia coli, Salmonella sp., Shigella sp. y otras bacterias Gram negativas y coliformes y organismos responsables del deterioro de alimentos y piensos.
6. Uso según cualquiera de las anteriores reivindicaciones 4 o 5, para el control selectivo y regulación del ecosistema microbiano en el tracto gastrointestinal de cualquier animal o ser humano.
7. Uso según la reivindicación 6, donde los animales están en las primeras fases del destete.
8. Composición de pienso para un animal que comprende un suplemento de pienso que contiene uno o más ácidos grasos de cadena media (MCFA) elegidos del grupo que consiste en ácido caprílico (C_{8}) y ácido cáprico (C_{10}), emulsiones o mezclas de los mismos en una cantidad por % en peso de:
20-50% de C_{8}
20-50% de C_{10}
y opcionalmente otro MCFA elegido de C_{6} - C_{24}
donde la concentración de MCFA es 100-3000 ppm.
9. Composición de pienso según la reivindicación 8, que contiene ácido caprílico (C_{8}) y ácido cáprico (C_{10}) en cantidades en peso aproximadamente iguales y en una concentración de 100-3000 ppm.
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