ES2234877T5 - Acidos grasos de cadena media utilizables como agentes antimicrobianos. - Google Patents
Acidos grasos de cadena media utilizables como agentes antimicrobianos.Info
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Abstract
20101018
Description
Ácidos grasos de cadena media utilizables como
agentes antimicrobianos.
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.
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}.
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.
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, ....
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.
\vskip1.000000\baselineskip
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.
\vskip1.000000\baselineskip
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.
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.
\vskip1.000000\baselineskip
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).
\vskip1.000000\baselineskip
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.
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.
\vskip1.000000\baselineskip
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, ....
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.
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.
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.
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.
\vskip1.000000\baselineskip
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.
\vskip1.000000\baselineskip
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.
\vskip1.000000\baselineskip
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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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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.
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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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):
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).
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.
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)
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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