ES2871102T3 - Procedimiento para preparar óxido de zinc para el uso alimentario en cerdos, otros animales monogástricos, caballos o rumiantes - Google Patents
Procedimiento para preparar óxido de zinc para el uso alimentario en cerdos, otros animales monogástricos, caballos o rumiantes Download PDFInfo
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Abstract
Procedimiento para preparar óxido de zinc para el uso alimentario en cerdos, otros animales monogástricos, caballos o rumiantes, en cuyo caso se muele óxido de zinc en el estado de agregación sólido a un diámetro medio de las partículas de como máximo 50 μm y en cuyo caso el óxido de zinc se muele mediante un molino vibratorio excéntrico u otro molino vibratorio con accionamiento desequilibrado.
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento para preparar óxido de zinc para el uso alimentario en cerdos, otros animales monogástricos, caballos o rumiantes
La invención se refiere a un procedimiento para preparar óxido de zinc para el uso alimentario en cerdos, otros animales monogástricos, caballos o rumiantes.
Los elementos traza, zinc, cobre, manganeso, selenio, cobalto, hierro, yodo, etc., son nutrientes vitales para todos los animales. Tienen muchas funciones en el cuerpo y participan de este modo, individualmente o de forma conjunta, en el metabolismo general, la reproducción, el sistema inmune, el crecimiento, el desarrollo y la regeneración de diferentes tejidos, etc.
El zinc es un componente importante de muchas enzimas (más de 300), que participan de la síntesis y la degradación de hidratos de carbono, grasas, proteínas, ácido nucleico y también del metabolismo de otros micronutrientes. El zinc estabiliza la estructura molecular de componentes celulares y membranas y contribuye de este modo a la conservación de la actividad celular y orgánica. El zinc tiene un papel importante también en la transcripción y, por tanto, en la expresión génica. Debido a su participación de estos procesos fundamentales, el zinc es esencial para todas las formas de vida. El zinc tiene, además de ello, una función central en el sistema inmune, dado que influye tanto en el sistema inmune celular, como también en el humoral.
En el caso de los cerdos una insuficiencia de zinc puede tener como consecuencia daños en la piel, en las cerdas y en las pezuñas, daños en el esqueleto, trastornos de fertilidad y una inmunidad reducida. Para la mejora del rendimiento, así como del crecimiento, se suplementa en el alimento zinc en forma de óxido de zinc (ZnO). En el caso de exceso a largo plazo con más de 1000 mg/kg puede producirse, no obstante, rendimiento reducido.
El óxido de zinc es, además de ello, en muchos países de la UE un aditivo farmacéutico ampliamente utilizado en la alimentación de lechones destetados precozmente, para evitar diarreas. En este caso, el óxido de zinc se utiliza en dosis terapéuticas muy por encima de los valores límite de la ley de alimento (3000 frente a 150 ppm) durante un máximo de 14 días después del destete, en caso de ser prescrito por un veterinario. Por el contrario, en algunos países, como, por ejemplo, en la República Federal de Alemania, existe una prohibición de este tipo de usos. Debido al notable impacto medioambiental de dosis altas de ZnO, este ámbito de uso se considera, no obstante, muy crítico en la UE.
El polvo de óxido de zinc se comercializa como producto estándar para el suplemento al alimento en la calidad "Feed Grade" ("grado de alimentación"), por ejemplo, por parte de la empresa Grillo. La mayor proporción de cantidad en peso del óxido de zinc producido a nivel mundial se prepara por medio de un procedimiento de combustión.
Para evitar un enriquecimiento de zinc en tierras agrícolas debido a estiércol de cerdo esparcido, se ha tratado una reducción drástica del suplemento de elementos traza a la alimentación. Se propuso, entre otras cosas, investigar si mediante compuestos de elementos traza de mejor disponibilidad, por ejemplo, elementos traza ligados orgánicamente, puede lograrse una mayor seguridad en el caso de la alimentación de los cerdos a un nivel reducido. Se propuso, además de ello, la investigación del efecto de fitasas usadas
en la disponibilidad de los elementos traza (Gerhard Stalljohann, Andrea Meyer: "Weniger Kupfer und Zink ins Schweinefutter?", Topagrar 2/2003, páginas 17-19).
La suplementación de óxido de zinc para la mejora del rendimiento y reducción del riesgo de diarrea al destete en lechones, la empresa Animine comercializa con la denominación comercial "HiZox®" un óxido de zinc especial, el cual ha de evitar los efectos negativos de un uso demasiado alto y continuado de óxido de zinc en animales y medio ambiente. De acuerdo con indicaciones del proveedor, se trata en este sentido de un llamado óxido de zinc potenciado, el cual, debido a un procedimiento de preparación especial, presenta una superficie ampliada a razón de aproximadamente 15 veces con respecto a óxido de zinc convencional. Debido a ello ha de aumentar drásticamente la superficie de contacto frente a bacterias. A este respecto la estructura porosa específica del granulado ha de reforzar la actividad antibacteriana de este óxido de zinc potenciado (Agathe Romeo, Valerie Kromm: "Antibakterielle Effekte von Zinkoxid bei Absetzferkeln", European Feed Business Magazin 9-10, 2016, páginas 1-5).
En el caso de HiZox® se comprobó con respecto a productos estándar una solubilidad aumentada del zinc en agua y se atribuyó la actividad antibacteriana mejorada a una "biodisponibilidad" mejorada de los iones de zinc (W. Vahjen, J. Zentek, S. Durosoy: "Inhibitory action of two zink oxide sources on the ex-vivo growth of porcine small intestine bacteria", J. Anim Sei. 2012.90; 334 a 336).
Los documentos CN 105419399 A y CN 106000556 A describen la preparación de óxido de zinc en forma de nanopartículas mediante una molienda en húmedo en un molino de esferas. Las nanopartículas tienen diámetros de por debajo de 100 [RD1]nm. En el caso de la alimentación de animales se considera el uso de nanopartículas como problemático. El documento CN 102101694 B describe la preparación de partículas de óxido de zinc en forma de
nanopartículas con la ayuda de un procedimiento de ultrasonidos.
Partiendo de ello, la invención tiene por objetivo poner a disposición un óxido de zinc, el cual permita el deseado efecto de alimentación, profiláctico o terapéutico en cerdos, otros animales monogástricos, caballos o rumiantes, en particular la evitación del riesgo de diarrea al destete en lechones o el respaldo de la regeneración de pezuñas, pies y piel en cerdos, caballos o rumiantes, con uso de cantidad reducido.
Este objetivo se resuelve mediante un procedimiento para preparar un óxido de zinc con las características de la reivindicación 1. En las reivindicaciones secundarias se indican tipos de realización ventajosos de la invención.
En el procedimiento de acuerdo con la invención para preparar óxido de zinc adecuado para el uso alimentario en cerdos, otros animales monogástricos, caballos o rumiantes, se muele óxido de zinc en estado de agregación sólido mediante un molino vibratorio excéntrico u otro molino vibratorio con accionamiento desequilibrado dando lugar a un diámetro medio de las partículas de como máximo 50 pm.
Los molinos vibratorios excéntricos y otros molinos vibratorios con accionamiento desequilibrado son molinos, los cuales presentan un recipiente de molienda llenado con cuerpos de molienda. Al molerse mediante un molino vibratorio excéntrico u otro molino vibratorio con accionamiento desequilibrado, se activa el óxido de zinc simultáneamente de forma mecánica.
El óxido de zinc preparado con el procedimiento de acuerdo con la invención, el cual no se reivindica como tal, se adecua para el uso alimentario en cerdos, otros animales monogástricos, caballos o rumiantes.
El óxido de zinc preparado con el procedimiento de acuerdo con la invención se adecua además de ello para el uso en un procedimiento profiláctico o terapéutico en cerdos, en particular para uso alimentario preventivo en cerdos con riesgo de diarrea, en particular lechones destetados, o en otros animales monogástricos.
El óxido de zinc preparado con el procedimiento de acuerdo con la invención (óxido de zinc micronizado) tiene in vitro e in vivo un efecto mejorado con respecto a productos estándar y con respecto a óxido de zinc potenciado. En el experimento de laboratorio se produce una fuerte inhibición del crecimiento de E. coli con respecto a la muestra de control (polvo de óxido de zinc estándar y óxido de zinc potenciado) y en la prueba con animales una tasa de diarrea reducida con respecto a la muestra de control (polvo de óxido de zinc estándar). Mediante la molienda y activación se amplía la superficie y se alcanza una sustancia claramente más activa. La modificación química/física de la actividad a través de la molienda y activación puede verse también en la actividad de pH del, por lo demás, óxido de zinc inerte. Además de ello, aumenta claramente la solubilidad del zinc en agua. El claro aumento del valor de pH y la proporción mayor de iones de zinc disueltos se basan en una reacción más pronunciada del óxido de zinc con agua y con ello una reactividad en general aumentada del óxido de zinc. Además de ello, el efecto de inhibición aumentado del óxido de zinc micronizado, a pesar de superficie específica menor, muestra con respecto al óxido de zinc potenciado HiZox® de Animine, el efecto reforzado de la activación en la inhibición de gérmenes.
Debido a la activación de óxido de zinc preparado con el procedimiento de acuerdo con la invención, puede esperarse que todos los efectos alimentarios deseados se logren con uso de cantidad reducido.
El efecto profiláctico comprobado en el caso de uso alimentario en lechones es de esperar también en el caso de cerdos adultos y otros animales monogástricos (aves, gatos, perros, etc.). En el caso de los animales monogástricos se trata, al contrario que el caso de los rumiantes, de animales con un estómago simple o de una sola cavidad. Los rumiantes tienen, por el contrario, un sistema de estómago de varias cavidades, el cual, debido a su gran volumen y a la presencia de microbios, fermenta el alimento ingerido. Forman parte de los rumiantes, por ejemplo, las reses, ovejas y ciervos y de los animales monogástricos, por ejemplo, humanos, gatos y perros. En el sector agrícola, cerdos, aves y caballos presentan la proporción principal de los animales monogástricos, los cuales difieren, en lo que a anatomía se refiere, significativamente entre sí solo en la parte posterior del sistema de digestión (zona del intestino grueso). Todos los animales monogástricos han de ser alimentados, a diferencia de los rumiantes, con fuentes de proteínas e hidratos de carbono de alto valor. Algunas especies de los animales monogástricos se alimentan exclusivamente de alimentos vegetales (herbívoros), por ejemplo, el caballo. Otros, por el contrario, comen de todo (omnívoros), los cuales pueden alimentarse tanto de alimentos vegetales, como también animales. Formando parte, por su parte, por ejemplo, los gatos, de los carnívoros y comiendo en consecuencia únicamente alimento animal. En el caso del cerdo se trata de un animal omnívoro, el cual, de este modo, anatómica y fisiológicamente presenta un buen animal modelo para la explicación e interpretación de mecanismos de actuación en el animal monogástrico en general.
Debido a la activación del óxido de zinc preparado según el procedimiento de acuerdo con la invención puede esperarse un respaldo de la regeneración de pezuñas, pies y piel en cerdos, caballos y rumiantes (EU-VO 5/2014) con uso de cantidad reducido del óxido de zinc.
El óxido de zinc activado mecánicamente presenta una entalpía libre elevada con respecto al estado no activado mecánicamente. El aumento de la entalpía libre se basa sobre todo en imperfecciones reticulares y fallos estructurales,
que pueden causarse a los cuerpos sólidos mediante solicitación con intensidad lo suficientemente alta.
A través de la activación mecánica aumenta en particular la reactividad de cuerpos sólidos. Para ello se hace referencia a Heinrich Schubert: "Handbuch der Verfahrenstechnik", WILEY-VCH, página 200 y sig. y Matthias Bohnet: "Mechanische Verfahrenstechnik", WILEY-VCH, página 160 y sig.
De acuerdo con otro tipo de realización se eleva la entalpía libre a razón de aproximadamente un kJ/mol. De acuerdo con otro tipo de realización la introducción de energía específica es durante la molienda y activación mecánica del óxido de zinc de 100, preferentemente 150 a 300 kWh/t.
El "diámetro medio de las partículas" o "diámetro de partículas promedio" se define como diámetro d50. Esto significa que el 50 % de la distribución de tamaño de partículas (base: distribución de masa) es inferior al valor indicado.
De acuerdo con un tipo de realización de la invención, el producto de partida para una molienda y activación mecánica del óxido de zinc es un polvo de óxido de zinc con un diámetro medio de las partículas de más de 50 pm. El producto de partida es preferentemente un producto estándar. El producto de partida es, por ejemplo, el producto estándar mencionado al principio de la empresa Grillo. Para ello se hace referencia a la hoja de datos de sustancia de óxido de zinc F80 (versión D-ZnO-F80/5 fecha de revisión: 01/11) de Grillo Zinkoxid GmbH.
De acuerdo con otro tipo de realización se muele el óxido de zinc en un molino para la molienda fina a un diámetro de partícula medio en el intervalo de 5-50 pm o molienda microfina a un diámetro de partícula medio en el intervalo de 0,5-5 pm o a un diámetro de partícula medio en el intervalo de 0,1 a 0,5 pm y se activa mecánicamente.
El óxido de zinc se muele en el molino vibratorio mediante solicitación de impacto y golpe, así como solicitación por fricción y se activa mecánicamente. La solicitación de impacto y golpe puede producirse entre partículas de producto de molienda, cuerpos de molienda y pared del molino y la solicitación por fricción, entre las partículas de producto de molienda en el lecho de producto entre sí y mediante los cuerpos de molienda circulantes. Un molino vibratorio excéntrico u otro molino vibratorio con accionamiento desequilibrado combina los mecanismos de solicitación anteriores.
De acuerdo con un tipo de realización preferente, el óxido de zinc se muele en el estado seco y se activa mecánicamente.
De acuerdo con otro tipo de realización se muele el óxido de zinc a un diámetro de partícula medio de como máximo 30 pm, preferentemente de como máximo 20 pm, preferentemente de como máximo 15 pm, preferentemente de como máximo 10 pm. De acuerdo con otro tipo de realización se muele el óxido de zinc a un diámetro de partícula medio de al menos 2 pm, preferentemente de al menos 5 pm.
De acuerdo con otro tipo de realización se muele y activa mecánicamente el óxido de zinc de tal modo que su superficie específica es de al menos 0,2 m2/g, preferentemente de al menos 0,25 m2/g. De acuerdo con otro tipo de realización se muele y se activa mecánicamente el óxido de zinc de tal modo que una superficie específica es de como máximo 0,5 m2/g, preferentemente como máximo 0,45 m2/g.
De acuerdo con otro tipo de realización se muele el óxido de zinc durante un tiempo de molienda de al menos 10 minutos, preferentemente de al menos 20 minutos, preferentemente de al menos 30 minutos y se activa mecánicamente.
De acuerdo con un tipo de realización preferente se producen en este sentido la molienda y activación mecánica en un molino vibratorio.
De acuerdo con otro tipo de realización se muele y activa mecánicamente de tal manera el óxido de zinc, que la concentración de saturación de los iones de zinc en el agua es de al menos cuatro mg/l, preferentemente de al menos 5 mg/l.
De acuerdo con otro tipo de realización, el óxido de zinc se muele y se activa mecánicamente de tal modo que el valor de pH tras la adición de 10 g de óxido de zinc a 100 ml de agua destilada, agitación intensa durante una hora y reposo durante más de 30 minutos en sobrenadante líquido, es de al menos 8,6, preferentemente al menos 8,8.
Un uso, no reivindicándose el uso como tal, es un alimento para animales para uso alimentario, profiláctico o terapéutico en cerdos, en particular para uso alimentario preventivo en cerdos con riesgo de diarrea, en particular lechones destetados, conteniendo como máximo 3.000 ppm, preferentemente como máximo 2.000 ppm, preferentemente como máximo 1.000 ppm, preferentemente como máximo 160 ppm, preferentemente como máximo 120 ppm, preferentemente como máximo 100 ppm, preferentemente como máximo 65 ppm de óxido de zinc, preparado según el procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10. El contenido máximo permitido por la ley de alimentación animal de zinc es en la UE para lechones, cerdos, conejos y todo tipo de peces, a excepción de salmónidos, de 150 ppm en alimentaciones completas (base - 88 % de masa en seco). Teniéndose en consideración
un contenido de zinc nativo de 30 ppm en alimentaciones completas (base - 88 % de masa en seco) pueden suplementarse entonces como máximo 160 ppm de óxido de zinc al alimento completo (base - 88 % de masa en seco). Se divulga también, no siendo, sin embargo, parte de la invención, un aditivo alimenticio o aditivo de alimento para animales, conteniendo, consistiendo esencialmente en o consistiendo en óxido de zinc, preparado mediante un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10.
Otro uso de la invención, no reivindicándose el uso como tal, es un alimento para animales complementario para reforzar la regeneración de pezuñas, pies y piel en cerdos, caballos o rumiantes, el cual contiene óxido de zinc, preparado según el procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10. A este respecto se trata de un alimento para animales para fines de alimentación especiales en el sentido de EU-VO 5/2014. El alimento para animales complementario puede
contener zinc en una concentración de más de 100 veces el contenido máximo fijado correspondientemente en alimentaciones completas.
Otro uso de la invención, no reivindicándose el uso como tal, es el uso de óxido de zinc preparado mediante el procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10 en la alimentación de cerdos, caballos y rumiantes para reforzar la regeneración de pezuñas, pies y piel. En este sentido se trata de un uso en el sentido de EU-VO 5/2014. De acuerdo con un tipo de realización preferente, la alimentación se produce mediante administración de un alimento para animales complementario que contiene el óxido de zinc. La administración puede producirse alternativamente mediante mezcla del óxido de zinc con el agua potable.
La invención se explica a continuación con mayor detalle mediante los resultados de estudios comparativos.
En las figuras muestran:
Fig. 1 crecimiento de E. coli (JM109) en caso de diferentes concentraciones de las sustancias de prueba; Figs 2 - 4 distribución de tamaño de partículas de polvo de óxido de zinc muestra A;
Figs 5 - 7 distribución de tamaño de partículas de polvo de óxido de zinc muestra B;
Figs 8 - 10 distribución de tamaño de partículas de polvo de óxido de zinc muestra C;
Figs 11 - 18 fotos de la muestra A;
Figs 19 - 24 fotos de la muestra B;
Figs .25 - 34 fotos de la muestra C;
Fig. 35 valores de pH de diferentes óxidos de zinc en caso de 1 g 100 ml de agua destilada;
Fig. 36 valores de pH de diferentes óxidos de zinc en caso de 10 g 100 ml de agua destilada;
Fig. 37 cantidad de lechones con síntomas de diarrea en los primeros 14 días después del destete;
Fig. 38 ganancia de masa en vivo y gasto de alimento en los primeros 14 días después del destete;
Fig. 39 entalpía de solución de ZnO en 1 M HCI en dependencia de la duración de molienda en un molino vibratorio excéntrico.
De acuerdo con el siguiente informe de prueba "Vergleich verschiedener Zinkoxid-Produkte in einem Mikrotiterplattensystem", el óxido de zinc de acuerdo con la invención (micro ZnO) da lugar a una clara inhibición del crecimiento de E. coli JM 109 con concentraciones límite más bajas que productos estándar y polvo de óxido de zinc preparado de un competidor.
1. Descripción y objetivo
Ha de examinarse el efecto de inhibición de diferentes productos de óxido de zinc contra un organismo de prueba seleccionado en un sistema de microtitulación.
• ZnO (polvo de óxido de zinc grado de alimentación, producto estándar empresa Grillo)
• ZnO micro (polvo de óxido de zinc de acuerdo con la invención micronizado en un molino vibratorio excéntrico, ISF GmbH)
• ZnO_C (polvo de óxido de zinc preparado, producto de comparación de un competidor)
Organismo de prueba: Escherichia coli JM 109
Método: prueba de inhibición en placas de microtitulación (MTP)
2. Método para la determinación del efecto de inhibición en placas de microtitulación (MTP)
2.1 Principio del método:
Grados de dilución seleccionados de ZnO, ZnO micro y ZnO_C se disponen (respectivamente 100 j l) en MTP en caldo de cultivo (CC). Como muestra de control negativa se aplican en dos series respectivamente 100 j l de CC. En un segundo paso se dispone la cepa de prueba (respectivamente 100 j l de E. coli JM109).
Las placas se incuban a 37 °C y tras 0 h, 6 h y 24 h se determina el crecimiento de la cepa de prueba a través de la medición de la turbidez (DO600) en el lector de MTP (TECAN Genios).
2.2 Realización:
Preparación de placa MTP con las sustancias de prueba:
Los diferentes productos de óxido de zinc ZnO, ZnO micro y Zn_C se diluyen o suspenden en CC estéril y se estandarizan a una concentración de 8000 mg/l. En el sistema de placas de microtitulación se preparan mediante dilución con CC estéril en etapas de dos las concentraciones: 4000 / 2000 / 1000 / 500 / 250 / 125 / 62,5 / 31,3 / 15,6 / 7,8 mg/l.
Cultivo previo de la cepa de prueba:
50 ml de CC se inoculan con 200 pl de la cepa de prueba E. coli JM109 congelada a -80 °C y se incuban durante la noche en el agitador a 130 rpm y 37 °C. La suspensión celular se estandariza mediante dilución en CC estéril a una DO600 de 0,2.
Realización de la prueba:
Respectivamente 100 pl de la suspensión celular estandarizada se pipetean en los pocillos individuales con 100 pl de la sustancia de prueba preparada en las diferentes diluciones o la muestra de control negativa.
Incubación y evaluación:
Las MTP se incuban a 37 °C aeróbicamente, tras 0 h, 6 h y 24 h se determina el crecimiento de la cepa de prueba a través de la medición de la turbidez en el lector de MTP (DO600).
El valor de 0 h se resta como valor en blanco respectivamente de los posteriores valores de medición.
3 Resultados y conclusión
3.1 Resultados de la prueba de inhibición en el sistema MTP
El crecimiento de E. coli JM109 se determinó a través de la medición de la densidad óptica a 600 nm (DO600). Una reducción del valor de DO600 tras 24 h a razón del 50 % en comparación con la muestra de control se evalúa como clara inhibición del crecimiento y se determina la correspondiente concentración de la sustancia de prueba como concentración límite. Las flechas verdes en la Fig. 1 marcan las concentraciones límite de las sustancias de prueba individuales.
En la tabla 1 indicada abajo se resumen una vez más las concentraciones límite para una inhibición clara del crecimiento de la cepa de prueba E. coli (JM109) mediante los diferentes productos de óxido de zinc.
Tabla 1: concentración lími g/l)
4. Conclusión:
La cepa de prueba E. coli JM109 queda inhibida del mejor modo a través del óxido de zinc micronizado y activado de la empresa ISF GmbH. En caso de una concentración de 125 mg/ l se reduce el crecimiento de la cepa de prueba en el sistema de prueba usado a razón de más del 50 % en comparación con una muestra de control negativa.
Una inhibición comparable se logra mediante el producto estándar de óxido de zinc ZnO (polvo de óxido de zinc grado de alimentación de la empresa Grillo) y un producto de competidor de óxido de zinc preparado (ZnO_C) solo en caso de una concentración de 250 mg/l.
De acuerdo con el siguiente análisis "caracterización de polvo de óxido de zinc" el polvo de óxido de zinc de acuerdo con la invención (muestra B) tiene una superficie específica mayor que el producto estándar (muestra A) y una
superficie específica menor que el polvo de óxido de zinc preparado de un competidor (muestra C). En el caso del polvo de óxido de zinc preparado se trata del producto HiZox® de Animine.
Cometido: caracterización de polvo de óxido de zinc
Realización: DIE (Deutsches Institut für Lebensmitteltechnik E.V.) (instituto alemán de tecnologías alimentarias) Dirección: Professor-von-Klitzing-Stral3e 7, 49610 Quakenbrück
Entrada de muestra: 22.06.2017 (sin refrigerar)
Identificación de muestra / métodos usados:
Tipo de muestra exacta precisa:
Muestra A: polvo de óxido de zinc grado de alimentación, producto estándar de la empresa Grillo
Muestra B: polvo de óxido de zinc (de acuerdo con la invención) micronizado en un molino vibratorio excéntrico, ISF GmbH
Muestra C: polvo de óxido de zinc preparado, producto comparable de un competidor
Métodos:
Distribución de tamaño de partículas (DTP): difracción láser 20nm-2 mm; ISO 13320-1
Superficie específica (BET): análisis BET multipunto (al menos 5 puntos) en el intervalo p/p0 = 0,05-0,3 de acuerdo con ISO 9277:2010; determinación de la isoterma de adsorción en el intervalo p/p0 = 0,05-0,30 mediante nitrógeno a 77 K
Microscopía electrónica de barrido (MEB):
de las muestras de polvo se extrajeron muestras aleatorias, se fijaron sobre soportes de carbono autoadhesivos y se pulverizaron en la instalación de preparación con oro.
El análisis en el microscopio electrónico de barrido (MEB) se produce a temperatura ambiente.
En el MEB se genera un haz de electrones, el cual se acelera con una tensión de 1 a 30 kV. Este haz de electrones primario se desvía en un patrón isométrico hacia la superficie de muestra. La señal de electrones secundaria, la cual es generada por el haz primario, cambia con la naturaleza de la superficie de muestra y el ángulo de ataque del haz. Debido a ello resulta la imagen a partir de una serie de manchas de luz, cuya claridad cambia. Dado que los electrones secundarios pueden ser forzados por las lentes magnéticas, a seguir una trayectoria curvada, es posible hacer visibles perfiles de superficie, los cuales se encuentran fuera de la línea celular directa del colector. De este modo es posible una gran profundidad del campo y, además de ello, se genera un efecto tridimensional, dado que características, las cuales se encuentran más próximas al colector, aparecen más claras que aquellas, las cuales están más alejadas. La imagen resultante se memoriza electrónicamente.
Resultados
Véanse también las siguientes tablas y diagramas
Microscopía electrónica de barrido:
Véanse las siguientes imágenes
In fo rm e d e aná lis is de resu lta d o s N om bre a rch ivo d e m ed ic ió n : C : \D o k u fn e n te U ttd
E in s te liu n g e rt-A fi U se rs 'iD o ku irte n íe ',M a lve rii
Nombre de la muestra: InstmmenfcrtMastersizer 2©00\Measur*ment
Polvo de óxido de zinc muestra A 17/571 av. DataUSFQ617.mca
DIUISF Medido por: Medido:
ZLP515 Viernes 30 de junio de 201711:55:40
Nombre accesorio: SdfOCCQ 2000 M odelo análisis: objetivo general
R H A 5.S1 Fuente resultado: promediado
Rango de tamaño: Concentración: Residual ponderado: Oscurecimiento:
0,020 a 2000... um 0,0015 % en vol. 1,136 / 3,75 %
Área superficie específica: 0,078 m 2/g Resultado tipo transformación: volumen
Uniformidad: 1,47 Alcance: 4,663 Densidad partículas: 5,610 M odo: 147,938
M edia ponderada superficie D[3,2]: 13,712 um M edia ponderada volumen D[4,3]: 77,942 um
d(0,1): 5,994 um d{0,S); 42,451 um d(0.9): 203,930 um
Tm0 lu3m3l3 i Vol. Por deb- %
aoo
0417 m
0.479 coo
0550 0.00
0831 0®
0724 0.07
0832 0.24
09W 051
use 0.82
?259 1.18
1,445 1.51
USO 1®
La distribución de tamaño de partícula de la muestra A se representa en las Figs. 2 a 4 y la muestra A se ilustra en las Figs. 11 a 18.
In fo rm e de aná isis de resu tados Nombr hivo de med icion: C:\Doxumeme und
EinsíeUurigenXAíl Usere\DokuinentelMalvern
N om bre de a m uestra i n s trum em s 1 Mas tersi? e r ¿MOiMeasiirement
Polvo de oxido de zinc m uestra B 17 /572 av. DataUSFOd 7 ,im a
M ed id o por: M e d id o
D L / IS r
ZLP 515
Nombre accesorio: SarOCCO 2000 Modelo análisis: objetivo general
RHA 5.61 Fuente resultado: promediado
Rango de tamaño: Concentración: Residual ponderado: Oscurecimiento
0,020 a 2000... um 0,0005 % en vol. 0,201
Area superficie específica: 0,316 m2/g Resultado tipo transformación: volumen
Uniformidad: 1.06 Alcance: 3,468 Densidad partículas: 5,610 Modo: 12.754
Media ponderada superficie D[3,2J: 3,385 um Media ponderada volumen D[4,3J: 13,938 um
La distribución de tamaño de partícula de la muestra B se representa en las Figs. 5 a 7 y la muestra B se ilustra en las Figs. 19 a 24.
In fo rm e de análisis de resu ltados N om bre arch ivo de m edí C:\Dokumefits untí
Nombre de a muestra; E msteliungenwt iisorslOokumenteí M a I vern
ostra mwnts\MasíerStt*r ZOOOvMeasur&rnant
Po vo de oxido de zinc muestra C 17/573 av. DataUSF0617.mea
D IL / íS F Medido por Medido:
¿LP 515 Viernes 30 de jun io de 201713:59:29
Nombre accesorio: Scirocco 2000 Modelo análisis: ob je tivo general
R H A 5.61 Fuente resultado: promediado
Rango de tamaño: Concentración: Residual ponderado: Oscurecimiento
0,020 a 2000... um 0,0011 % en vol. 17,03 %
Area superficie especifica: 0,55
m z/g
Resultado tipo transformación: volumen
Uniformidad: 1,32 Alcance: 4,402 Densidad partículas: 5,610 Modo: 3,879
Media ponderada superficie D[3,2J: 1,944 um Media ponderada volumen D[4,3J: 6,700 um
Tom. lUm) Vol. Por deb. % I
478820
549541
B®.®7 «acó
7244® taioo
831.764 1X100
954,9® *0Q«1090.478 «a.®
125&S25 1COCO
1445440 mm
1659®? 10008
1935.461 1M®
2187782 too®
La distribución de tamaño de partícula de la muestra C se representa en las Figs. 8 a 10 y la muestra C se ilustra en las Figs. 25 a 34.
De acuerdo con el siguiente análisis referido a los efectos en el valor de pH y solubilidad mediante procesamiento de ZnO en el molino vibratorio excéntrico, el óxido de zinc de acuerdo con la invención eleva, en comparación con el producto estándar, el valor de pH de agua destilada y se diluye más que el producto estándar en agua destilada.
Tema: Efectos en valor de pH y solubilidad mediante procesamiento de ZnO en el molino vibratorio excéntrico
Antecedentes:
Pudo comprobarse que en caso de un procesamiento con diferente intensidad de óxido de zinc en el molino vibratorio excéntrico cambia el valor de pH de una suspensión acuosa del óxido de zinc. Se mide un valor de pH más alto, cuando el óxido de zinc se molió en el molino vibratorio excéntrico.
Material de muestra denominación y caracterización:
ZnO (102085) no procesado: polvo de óxido de zinc grado de alimentación, producto estándar de la empresa Grillo ZnO (102085) tras 10 min.: polvo de óxido de zinc de acuerdo con la invención micronizado durante 10 min. en un molino vibratorio excéntrico, ISF GmbH
ZnO (102085) tras 20 min.: polvo de óxido de zinc de acuerdo con la invención micronizado durante 20 min. en un molino vibratorio excéntrico, ISF GmbH
ZnO (102085) tras 30 min.: polvo de óxido de zinc de acuerdo con la invención micronizado durante 30 min. en un molino vibratorio excéntrico, ISF GmbH
ZnO (102085) tras 60 min.: polvo de óxido de zinc de acuerdo con la invención micronizado durante 60 min. en un molino vibratorio excéntrico, ISF GmbH
ZnO competidor: polvo de óxido de zinc preparado, producto comparable de un competidor
Mediciones y resultados:
El material de prueba, el cual se procesó durante diferentes periodos de tiempo en el molino vibratorio excéntrico, se
pesó respectivamente en una botella Schott de 250 ml (1 g o 10 g) y se mezcló con 100 g de agua destilada. Del mismo modo se analizó una muestra de un competidor, el cual anuncia una actividad particularmente alta de su material de óxido de zinc.
Se agitó intensivamente durante exactamente 1 h y, a continuación, se dejó reposar durante 30 min, para que pudiese asentarse el material de prueba. El sobrenadante se llevó cuidadosamente a un vaso de precipitados de 100 ml y, a continuación, siguió la medición del valor de pH directamente en el sobrenadante líquido. Los resultados referentes a ello están representados en la tabla 1: "valores de pH en soluciones acuosas de diferentes muestras de óxido de zinc".
Tabla 1: "valores de pH en soluciones acuosas de diferentes muestras de óxido de zinc"
Una representación gráfica de los resultados se realiza en la Fig. 35: "valores de pH de diferentes óxidos de zinc en caso de 1 g 100 ml de agua destilada", así como en la Fig. 36: "valores de pH de diferentes óxidos de zinc en caso de 10 g 100 ml de agua destilada"
Adicionalmente se midió en algunas muestras de la preparación "1 g de óxido de zinc 100 ml de agua destilada" también la proporción diluida de zinc.
Interpretación de los resultados:
Los óxidos de metales comunes pueden reaccionar con agua dando lugar a bases y formar soluciones alcalinas. La reacción se desarrolla para metales bivalentes de acuerdo con el siguiente esquema general, representando Me en general un elemento metálico, por ejemplo, calcio, magnesio o zinc:
MeO H2O ^ Me(OH)2 ^ Me2+ 2 OH-
(Rompp Lexikon der Chemie, 10. edición completamente revisada, editorial Georg Thieme Verlag, volumen 4, página 3071)
El valor de pH de una suspensión acuosa de este tipo de óxidos de metal se encuentra entonces en el intervalo alcalino, dado que los iones hidróxido (OH-) neutralizan los iones oxonio (H3O+), y de este modo se reduce la concentración oxonio, aumentando el valor de pH.
Ejemplo
El aumento del valor de pH de 7,34 a 7,73 significa que la concentración de iones H30+ se ha reducido de 10-734 (o 4,571E-08) mol/l a 10-773 (o l,762E-08) mol/l, es decir, a razón de aproximadamente 62 %.
En las mediciones llevadas a cabo pudo comprobarse que el valor de pH en las soluciones con el óxido de zinc procesado con el molino vibratorio excéntrico aumentó claramente. Normalmente el óxido de zinc se considera como óxido de metal prácticamente no soluble, dado que su solubilidad se encuentra únicamente en 1,6mg/l de agua (GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (base de datos de sustancias GESTIS del Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung), consultada el 16 de febrero de 2017). El claro aumento del valor de pH y la proporción mayor de iones de zinc disueltos se basan en una reacción más pronunciada del óxido de zinc con agua, lo cual significa por su parte una reactividad en general mayor del óxido de zinc.
Al aumentar la duración de la activación en el molino vibratorio excéntrico puede observarse un aumento adicional del valor de pH, así como un aumento de la proporción de iones de zinc disueltos y de este modo también un aumento de la reactividad con la duración de molienda del óxido de zinc. De este modo, el efecto del molino vibratorio excéntrico sobre el óxido de zinc también puede derivarse de este desarrollo.
El óxido de zinc, también analizado, de un competidor, mostró en el caso del valor de pH altos valores parecidos a los del óxido de zinc activo en el molino vibratorio excéntrico, se encontró, no obstante, en lo que a la proporción del zinc disuelto se refiere, en el intervalo del óxido de zinc normal no tratado.
De acuerdo con el siguiente análisis, el óxido de zinc preparado de acuerdo con la invención tiene, en comparación con productores estándar, ventajas en las primeras semanas de la cría de lechones en lo que se refiere al desarrollo de la masa en vivo y la frecuencia de diarrea.
Sobre el efecto del óxido de zinc activado en la salud intestinal y el rendimiento de lechones en crianza General
Los elementos traza, zinc, cobre, manganeso, selenio, cobalto, hierro, yodo, etc., son nutrientes vitales para todos los animales. Tienen muchas funciones en el cuerpo y participan de este modo, individualmente o de forma conjunta, en el metabolismo general, la reproducción, el sistema inmune, el crecimiento, el desarrollo y la regeneración de diferentes tejidos, etc.
El zinc es un componente importante de muchas enzimas (> 300), que participan de la síntesis y la degradación de hidratos de carbono, grasas, proteínas, ácido nucleico, así como también del metabolismo de otros micronutrientes. Estabiliza la estructura molecular de componentes celulares y membranas y contribuye de este modo a la conservación de la integridad celular y orgánica. El zinc tiene un papel importante también en la transcripción y, por tanto, en la expresión génica. Debido a su participación de estos procesos fundamentales, el zinc es esencial para todas las formas de vida. El zinc tiene, además de ello, una función central en el sistema inmune, dado que influye tanto en el sistema inmune celular, como también humoral.
Efecto estabilizador intestinal
El óxido de zinc es, además de ello, en muchos países de la UE un aditivo farmacéutico ampliamente utilizado en la alimentación de lechones destetados precozmente, para evitar diarreas. En este caso, el óxido de zinc se utiliza en dosis terapéuticas muy por encima de los valores límite de la ley de piensos (3000 frente a 150 ppm) durante un máximo de 14 días después del destete, en caso de ser prescrito por un veterinario. Existiendo, por el contrario, en algunos países, como, por ejemplo, en la República Federal de Alemania, una prohibición de este tipo de usos. Debido al notable impacto medioambiental de dosis altas de ZnO, este ámbito de uso se considera, no obstante, muy crítico en la UE.
Óxido de zinc - modo de actuación
El mecanismo detrás de las influencias ventajosas de altas dosis de óxido de zinc para evitar diarrea y para el favorecimiento del rendimiento de lechones destetados aún no puede explicarse por completo. Dado que solo se absorbe en el tracto digestivo una reducida proporción del ZnO administrado, mientras que la mayor parte se excreta de nuevo a través de los intestinos. Los siguientes enfoques explican las posibles, diversas, influencias regulativas de ZnO en el rendimiento y salud intestinal de lechones.
• Un buen aporte de zinc al organismo tiene un efecto de mejora del rendimiento. La absorción de zinc queda tras el destete de los lechones en un nivel muy reducido, de modo que la biodisponibilidad se reduce también correspondientemente. Altos contenidos de ZnO en el alimento aumentan el nivel de zinc en plasma en paralelo con aumento de la ingesta de alimento.
• El ZnO regula la flora del tracto digestivo. Altos contenidos de Zn pueden estabilizar la flora intestinal tras un cambio de alimentación e inhibir la unión de E. coli a la pared intestinal.
• El ZnO mejora la estructura y función del tejido intestinal y reduce de este modo la aparición de daños intestinales en fases críticas debido a una regeneración favorecida de las células y estimulación del crecimiento del tejido
• El ZnO reduce la secreción de iones al lumen intestinal, lo cual contribuye a reducir síntomas de diarrea. • El ZnO reduce la liberación de histamina con sus propiedades antiinflamatorias e inmuno-inhibidoras.
• El ZnO regula la secreción de péptidos cerebrales intestinales, que estimulan la ingesta de alimento a nivel del sistema nervioso central.
Planificación del experimento
La empresa ISF llevó a cabo un experimento de alimentación con lechones de destete en el intervalo de tiempo desde el 22.03 al 05.04.2017 en la instalación de crianza de Gut Hülsenberg.
En este experimento de alimentación debía analizarse la adición de óxido de zinc al alimento para animales de crianza de lechones. Los siguientes suplementos se agregaron al alimento completo durante todo el período de experimento. Grupo de control: alimento completo suplemento de 160 ppm de óxido de zinc (producto estándar) grupo de experimento: alimento completo suplemento de 160 ppm de óxido de zinc activado
Como parámetros de experimento se consideraron la ingesta de alimento, el aumento de masa en vivo, el rendimiento de alimento, así como una evaluación fecal.
Material y métodos
Preparación del experimento
Se dispusieron 200 lechones destetados (DanAvl x Pietrain) con una edad media de 26 días, aleatorizados según el peso vivo y el sexo, en ocho receptáculos de un compartimento de piso plano. Todos los animales y receptáculos obtuvieron identificaciones individuales, para poder garantizar un registro de datos específico de animal y receptáculo.
Periodo de experimento
Los lechones fueron destetados de las cerdas madres tras un período de lactancia de cuatro semanas. El experimento de alimentación comenzó directamente tras la entrega de los lechones y se llevó a cabo durante 14 días.
Alimento y alimentación
La alimentación de los lechones se llevó a cabo durante 14 días con un alimento de destete sin adición de zinc. Mediante el uso de mezclas previas (alimento completo aditivo) se suplementaron al alimento completo las correspondientes cantidades de óxido de zinc mediante alimentadores de aditivo.
En los primeros 7 días tras la entrega, los lechones se alimentaron de modo racionado tres veces al día (aproximadamente 80 % de la curva de alimentación) a través de comederos metálicos portátiles y los comederos de los dispositivos de machacado. El alimento se humedeció con agua caliente para una mejor ingesta. Al sexto y séptimo día comenzó en paralelo la alimentación a través de los dispositivos de machacado.
A continuación, se produjo hasta el final del periodo de experimento la alimentación ad libitum exclusivamente a través de los dispositivos de machacado con recipientes de almacenamiento.
Estado de salud
El aspecto más importante del experimento fue la influencia de óxido de zinc activado en la salud intestinal de los lechones de crianza. En este caso, la frecuencia de diarreas dentro del periodo de experimento fue un indicio esencial de la efectividad del aditivo. Por el motivo mencionado no se llevaron a cabo medidas profilácticas para la estabilización intestinal.
Para evaluar la frecuencia de diarrea, se determinó la cantidad de lechones con diarrea por cada receptáculo diariamente.
Evaluación de la consistencia de las heces:
1 normal: TM > 25 %
2 acuosa (diarrea): TM < 18 %
Resultados
Estabilidad intestinal
Durante los primeros nueve días tras el inicio del experimento o el destete de los lechones se produjeron síntomas de diarrea en animales individuales en ambos grupos. Tal como se representa en la figura 37, el grupo de tratamiento con ZnO activado presentó una cantidad notablemente más reducida de animales con diarrea. De este modo, pudo comprobarse, por ejemplo, al tercer día, solo en tres lechones del grupo de tratamiento heces acuosas, presentándose, por el contrario, esta modificación de las heces en 24 animales del grupo de control (ZnO estándar).
Ganancia de masa en vivo y gasto de alimento
También los rendimientos zootécnicos de los lechones presentaron dentro del tiempo de experimento diferencias inequívocas. Tal como se representa en la figura 38, la ganancia de peso en vivo diario de los lechones, los cuales
obtuvieron ZnO activado, fue de alrededor de aproximadamente un 25 % más alta y el gasto de alimento, por su parte, alrededor de aproximadamente un 20 % más baja que en el grupo de control con ZnO estándar, sin mostrar importantes diferencias en la ingesta de alimento. También estos resultados confirman una estabilidad mejorada del sistema digestivo de los lechones de crianza mediante el suplemento de ZnO activado en el alimento.
Conclusión
El óxido de zinc activado mostró en caso de una dosificación de 160 ppm en el alimento un efecto claro en la estabilización del sistema digestivo de lechones de crianza. Dentro del espacio de experimento seleccionado, la fase crítica del destete, se redujo la frecuencia de diarrea y también se mejoró el rendimiento zootécnico de los lechones significativamente.
La activación mecánica de óxido de zinc a través de molienda en un molino vibratorio excéntrico se analizó. En este sentido pudo comprobarse un aumento claramente demostrable de la entalpía de solución al aumentar el tiempo de molienda, resultando como óptimo un tiempo de molienda de entre 30 y 60 minutos. Los resultados de experimento confirman que la entalpía de solución aumenta al aumentar la duración de molienda y la energía de molienda suministrada se almacena en los óxidos de metal.
En los experimentos se determinaron las entalpías de solución de las muestras de ZnO puestas a disposición a la temperatura de 25 °C mediante un calorímetro para soluciones TAM SolCal (TA Instruments). Se obtuvieron los siguientes resultados:
Entalpía de solución en 1M HCI (ambas muestras):
Aparato: SolCal/TAM, celda de reacción de vidrio de aproximadamente 100 ml y ampolla de vidrio de aproximadamente 1 ml
Pesada: aproximadamente 50 mg de muestra y aproximadamente 102 g de ácido (sin tratamiento previo adicional) Procedimiento de medición: T = f(t) tras ruptura de la ampolla (al menos doble confirmación, error < /- 0,4 kJ/mol)
Claims (10)
1. Procedimiento para preparar óxido de zinc para el uso alimentario en cerdos, otros animales monogástricos, caballos o rumiantes, en cuyo caso se muele óxido de zinc en el estado de agregación sólido a un diámetro medio de las partículas de como máximo 50 pm y en cuyo caso el óxido de zinc se muele mediante un molino vibratorio excéntrico u otro molino vibratorio con accionamiento desequilibrado.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en cuyo caso el producto de partida es un polvo de óxido de zinc con un diámetro medio de las partículas de más de 50 pm.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, en cuyo caso el óxido de zinc se muele en el estado seco y se activa mecánicamente.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, en cuyo caso se muele el óxido de zinc a un diámetro de partícula medio de como máximo 30 pm, preferentemente de como máximo 20 pm, preferentemente de como máximo 15 pm, preferentemente de como máximo 10 pm.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, en cuyo caso se muele el óxido de zinc a un diámetro de partícula medio de al menos 0,1 pm, preferentemente de al menos 1 pm, preferentemente de al menos 2 pm, preferentemente de al menos 5 pm.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, en cuyo caso el óxido de zinc se muele de tal modo que su superficie específica es de al menos 0,2 m2/g, preferentemente de al menos 0,25 m2/g.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, en cuyo caso el óxido de zinc se muele de tal modo que su superficie específica es de como máximo 0,5 m2/g, preferentemente de como máximo 0,45 m2/g.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, en cuyo caso el óxido de zinc se muele durante un tiempo de molienda de hasta 10 minutos, preferentemente de hasta 20 minutos, preferentemente de hasta 30 minutos y se activa mecánicamente.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, en cuyo caso el óxido de zinc se muele durante un tiempo de molienda de al menos 10 minutos, preferentemente de al menos 20 minutos, preferentemente de al menos 30 minutos y se activa mecánicamente.
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, en cuyo caso la introducción de energía específica es durante la molienda y activación mecánica del óxido de zinc de al menos 100, preferentemente 150 a 300 kWh/t.
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| PCT/EP2018/079551 WO2019081780A1 (de) | 2017-10-27 | 2018-10-29 | Verfahren zum herstellen von zinkoxid zur alimentären verwendung bei schweinen, anderen monogastrischen tieren, pferden oder wiederkäuern |
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