NO144815B - Forstofftilsetningsmiddel, samt fremstilling derav. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en sinkbacitracinblanding,

samt fremgangsmåte for fremstilling av denne, for anvendelse som forstofftilskudd. Sinkbacitracinblandingen ifølge foreliggende oppfinnelse utviser forøket stabilitet når den blandes med dyreforstoff. Slikt forstoff, inneholdende sinkbacitracinblandingen, kan pelletiseres termisk og/eller behandles under betingelser med høy temperatur og fuktighet uten noen vesentlig nedbrytning av sinkbacitracinet.

Bacitracin er et antibiotikum med relativt begrenset human-terapeutLsk anvendelse, nemlig topisk administrasjon. Det er et utmerket fortilskudd for sykdomsforhindring og behand-

ling så.vel som en vekstpromotor. For dette formål anvendes det i form av det relativt stabilie sinkbacitracin som fortilsetningsmiddel for husdyr, såsom griser og kveg, samt til fjærkreforstoff. P.g.a. dets begrensede anvendelse som humant antibiotikum så foretrekkes sinkbacitracin som et fortilsetningsmiddel for kveg og fjærfe.

Sinkbacitracin er utviklet som et fortilsetningsmiddel p.g.a. dets relativt større temperatur-og fuktighetsstabilitet enn bacitracin, se US-patent nr. 2.809.892. Imidlertid utviser ikke kommersielt tilgjengelig sinkbacitracin en tilfredsstil-lende temperatur-og fuktighetsstabilitet. Forsøk på å for-

bedre stabiliteten av bacitracin har innbefattet tilsetning av lignin for å danne komplekser, slik som angitt i US-patent nr. 3.035.919 eller tilsetning av uoppløselige sinkforbin-, deiser såsom sinkoksyd, slik som angitt i US-patent nr. 3.025.216.

George Hines i Commercial Solvents Corporation, USA, som fremstiller det kommersielle fortilsetningsstoff kalt "BACEFIRM", som er sinkbacitracin, har beskrevet stabiliteten av dette materialet i artikkelen "Bacifirm (Zinc Bacitracin) In Liquid Feed Supplements", som ble publisert i AFMA Liquid Feed Sym-posium Proceedings by the American Feed Manufacturers Associa-tion, 53 W. Jackson Boulevard, Chicago, Illinois 60604, 1972.

Til tross for en intens forskning er nedbrytningen av sinkbacitracin, særlig når det anvendes i forbindelse med dyrefor inneholdende forskjellige fett, vitaminer, mineraler, terapeu-tika såsom coccidiocider, etc. ikke vel forstått. Selv om det har skjedd en forbedring i stabiliteten av kommersielt tilgjengelig sinkbacitracin for forstofftilsetning under detsiste tiår, så eksisterer det fremdeles stabilitetspro-blemer særlig i nærvær av fuktighet ved høy•temperatur, samt i nærvær av utstrakt anvendte dyrefor..

I Britisk patent nr. 1.209.634 er det vist at stabiliteten for blant annet sinkbacitracin kan forbedres hvis sinkbacitracinet blandes med blant annet kalsiumkarbonat og omdannes til et , granulat under anvendelse av et bindemiddel, såsom visse cellu-losederivater, gelatin, etc. Et slikt granulat skal være egnet som tilskudd til dyrefSrstoff.

Det er funnet at selve blandeprosessen hvor sinkbacitracin blandes med dyreforstoffer fremmer nedbrytningen av sinkbacitracin, særlig når dyref6"r-sinkbacitracinblandingen blandes mekanisk og/eller oppvarmes.

Foreliggende oppfinnelse har som hensikt å tilveiebringe en sinkbacitracinblanding med forbedret stabilitet i dyrefor,

og særlig en sinkbacitracinblanding som er temperatur- og fuktighetsresistent,og som er motstandsdyktig mot mekanisk blanding og som kan anvendes i dyrefor som vekstpromotor og terapeutisk middel.

En ytterligere hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe

en fremgangsmåte for fremstilling av en slik sinkbacitracinblanding med forbedret stabilitet..

Det er funnet at en sinkbacitracinforbindelse med.forbedret stabilitet, når det er iblandet forstoffer,'kan fremstilles ved å • utfelle sinkbacitracin fra et bacitracinfermen-teringsmedium ved tilsetning av sinkkationer i en mengde på

0,5 - 0,7 g Zn ++/g bacitracin (basert på en bacitracinaktivi-tet på 42 IU/mg). Deretter innstilles pH i fermenteringsvæsken ved tilsetning av sterkt alkali såsom natriumhydroksyd til en endelig pH på 6,0 - 7,0. Deretter fjernes vann fra "mediet ved inndampning eller på annen egnet måte til et tørr-stoffinnhold på 10 - 35 vekt-%, fortrinnsvis 25 -35 vekt-%, eksempelvis til et tørrstoffinnhold på 30 vekt-%. Deretter tilsettes 50 - 100 vekt-%, regnet på tørrstoffet, av en finfordelt bærer, fortrinnsvis kalsiumkarbonat, og den erholdte suspensjon omrørés til å gi en homogen blanding som sprøyte-tørkes til å gi et fuktighetsinnhold på 1-5 vekt-% vann, eksempelvis 3 vekt-% vann. (Når fuktighetsinnholdet angis i det etterfølgende så er dette bestemt ved å tørke prøver ved et vakuum lavere enn 5 mm Hg ved 6 0°C i 3 h).

Sprøytetørkningen bør utføres .ved en forhøyet temperatur såsom 300 450°C, fortrinnsvis 350 450°C for . å oppnå en meget rask tørkning. Den erholdte,sprøytetørkede sinkbacitracinblanding, i hvilken sinkbacitracin er i intim kontakt med bæreren, bør være finfordelte, i det vesentlige faste partik-, ler med høy fysikalsk styrke og relativt fri for sprekker og finstoff. Minst 80 vekt-% av partiklene.hår en .størrelse på 30 - 220 pm med en i det vesentlige sfærisk form og hvis ytre overflater er relativt glatte. En vesentlig vekt-%-andel av partiklene bør ha.en størrelse på minst 30 - 150 um. Generelt er partiklenes spesifikke vekt av en størrelseorden på 0,6 - 0,7 når kalsiumkarbonat anvendes som bærer. Kal-siumkarbonat innholdet i det sprøytetørkede produkt bør ligge i området 40 60 vekt-% når dette inneholder 100 g aktivitet/kg, beregnet på en aktivitet på 4 2 IU/mg.. Normalt,, uten tilsetning av kalsiumkarbonat, vil partiklene ha en hul. kjerne og lett la seg ødelegge, eksempelvis med knusning.

Det er funnet at sinkbacitracinblandingen ifølge foreliggende oppfinnelse har en forbedret stabilitet når den blandes med forstoffblandinger under betingelser med høy temperatur, mekanisk blanding eller fuktighet.

Det er antatt at den forbedrede stabilitet skyldes en kombina-sjon av faktorer som innbefatter den intime blanding mellom sinkbacitracin og bæreren, partiklenes fysikalske styrke, den i det vesentlige sfæriske form og fravær av finstoff og støv.

Det er utført sammenlignende tørkeforsøk som har vist at det er meget lettere å tørke sinkbacitracin i nærvær av en bærer. Således vil sinkbacitracinet i fravær av bæreren ha en tendens til å hefte til veqqene i sprøytetørkeren. Det totale utbyttet av det aktive produkt er 6 - 8% høyere når bæreren er tilstede. Strømningseqenskapene for produktet er vesentlig bedre når bæreren er tilstede, og produktet stømmer lettere og er lettere å håndtere. Produktet har en høyere spesifikk vekt som følge av at bæreren induserer dannelse av i det vesentlige faste sfærer med en relativt høy mekanisk styrke.

Det er ytterligere funnet at utbyttet av det aktive produkt er 10 - 15% lavere når konvensjonell valsetørkning anvendes istedenfor sprøytetørkning, hvilket antas i det vesentlige å skyldes termisk spaltning. Produktet erholdt fra valse-tørkning består ikke av sfæriske partikler, og et slikt produkt kan lett skjelnes fysikalsk fra produktet ifølge foreliggende oppfinnelse. Produktet erholdt fra valsetørkning er ikke så stabilt i blanding med dyreforstoffblandinger, spe-sielt ikke når dette blandes mekanisk ved høy temperatur og/eller i kontakt med fuktighet.

Bæreren må tilsettes konsentratet før det sprøytetørkes.

Det er vist at tilsetning av finfordelt kalsiumkarbonat til sprøytetørket sinkbacitracininneholdende kulturmedium, uten tilsetning av kalsiumkarbonatpartiklene før sprøytetørkning, ikke gir de ovenfor beskrevne fordeler. I dette tilfellet vil tilsetning av kalsiumkarbonat kun virke som et fortyn-ningsmiddel.

På basis av de ovenfornevnte sammenligningsforsøk er det antatt at de i det vesentlige sfæriske partikler, hvori sinkbacitracin er i intim kontakt med bæreren er stabile p.g.a. deres relativt lave overflateareal, og fordi bæreren på en eller annen måte beskytter sinkbacitracinet fra en uheldig påvirkning av kontakt med dyreforstoffene og/eller de uheldige effekter av uønskede betingelser, såsom forøket temperatur, mekanisk blanding og/eller fuktighet. Samtidig vil sinkbacitracinets aktivitet i dyrefSret ikke påvirkes uheldig.

De anvendte bacitracinfermenteringsmedia er konvensjonellé og beskrevet i litteraturen. De kan inneholde soyabønnemel, kornstivelse, bomullsfrømel, dekstrose og mineralsalter.

Bacitracinfermenteringen utføres under anvendelse av konvensjonelle mikroorganismer og betingelser.

For å oppnå utfelling av sinkbacitracin anvendes i det vesentlige den samme fremgangsmåte som beskrives i US-patent nr. 2.809.892 og et vannoppløselig sinksalt, såsom sinkklorid, sinksulfat eller sinkacetat som tilsettes næringsmediet, hvori har vært dyrket en bacitracin-produserende stamme av Bacillus subtilis, nå betegnet Bacillus licheni-formis,.og som således inneholder bacitracin fremstilt av den dyrkede organisme. Generelt vil det bacitracinhol-digé næringsmedium ha en pH i området 8,2 - 8,4,og ved tilsetning av et vannoppløselig sinksalt, såsom en oppløs-ning av sinkklorid med en konsentrasjon på 40 - 60 vekt-%, eksempelvis 50 vekt-%, vil pH falle til 5,0 - 5,7, eksempelvis ca. 5,5. Sinkbacitracinet utfelles ved tilsetning av en oppløsning av sterkt alkali, såsom en 2 5 vekt-%<1>ig opp-løsning av natriumhydroksyd inntil det oppnås en slutt-pH på 6,0 - 7,0.

Det er foretrukket å anvende høyere konsentrasjoner av sink enn det som er angitt i US-patent nr. 2.809.892, og fortrinnsvis anvendes en sinkkonsentrasjon på 0,5 - 0,7 g Zn<++>/g bacitracin i næringsmediet. De anvendte metoder for mikrobiologisk ekstraksjon og bestemmelse av bacitracin er modifiserte fremgangsmåter i henhold til Grynne og Grove, slik som anvendt i fotnoten til eksempel 1.

Sinkbacitracin utfelles fra oppløsningen sammen med andre materialer som danner kompleks med sink, såsom proteiner og peptider, som er tilstede i næringsmediet. Vann fjernes fortrinnsvis ved fordampning under anvendelse av en konvensjonell vakuuminndamper inntil et tørrstoffinnhold på fortrinnsvis 25-35 vekt-%.

Når dette tørrstoffinnhold er oppnådd tilsettes den finfordelte bærer, og den erholdte suspensjon agiteres ved mekanisk omrøring til å gi en homogen blanding.

Som bærere utnyttes kalsiumkarbonat som kan være tilstede

i dyrefor da det ikke har noen uheldig innvirkning på dyr som inntar slikt for, og som er i stand til å oppnå en intim assosiasjon med sinkbacitracin ved fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse.

Det anvendte kalsiumkarbonat må være meget

finfordelt, og det foretrekkes at denne er så finfordelt at minst 80 vekt-% av partiklene har en største dimensjon som er mindre enn 40 pm. Fortrinnsvis bør 85 vekt-% av bærerene ha en maksimal-dimensjon som er under 20 um. Optimalt bør mer enn 50 vekt-% av bæreren ha en maksimal dimensjon som er mindre enn 10 um.

Mengden av den finfordelte bærer som tilsettes suspensjonen

er 50 - 100 vekt-% av tørrstoffet i suspensjonen.

Som bærer ble anvendt et kommersielt tilgjengelig, finfor-

delt kalsiumkarbonat som selges under handelsnavnet "SJ0.HEST" (Krithusbolaget AB, Sverige) . Dette kalsiumkarbonat er avledet fra sedimentære avsetninger og har en partik-kelstørrelsefordeling som følger: 7 vekt-% større enn 40 um, 16 vekt-% større enn 20 pm, 27 vekt-% større enn 10 um og

44 vekt-% større enn 4 um. Dets sammensetning er vist i den etterfølgende tabell: Sammensetning av " SJQHEST"- kalsiumkarbonat

Densiteten for "SJOHEST" er 0,8 (kg/l), overflatearealet

er 2 m2/g BET, pH 9,0 - 9,2, hardhet ca. 3(Mhojog.krystall-strukturen er kryptokrystallin..

Den homogene blanding av det konsentrerte, sinkbacitracininneholdende næringsmedium og bæreren blir deretter sprøyte-tørket. Konvensjonelt sprøytetørkeutstyr og teknikker kan anvendes ved fremstilling av en sinkbacitracinblanding i henhold til foreliggende oppfinnelse. Det er foretrukket å anvende relativt høye innløpstemperåturér for luft, eksempelvis 300 - 450°C, fortrinnsvis 350 - 450°C,for å oppnå rask tørking. Når det oppnås rask tørking vil det kun skje en minimal spaltning av sinkbacitracin, fordi det relativt tørre produkt kan motstå høye.temperaturer, og vann kan fjernes meget raskt.

Som tidligere indikert er det foretrukket å tørke til et fuktighetsinnhold på 1 - 5 vekt-%, men tørkning til andre fuktighetsnivå kan anvendes, avhengig av eksisterende utstyr.

Typisk har 80 vekt-% av det tørkede produkt en dimensjon i området 30 - 220 um, og fortrinnsvis har en vesentlig vekt-%-andel av partiklene en størrelse i området 30 - 150 pm. Etter tørking kan sinkbacitracinblandingen blandes med et for-tynningsmiddel for å standardisere dets aktivitet, som for-tynningsmiddel kan konvensjonelle fortynningsmidler såsom •tørket "distiller's solubles", maisglutenforstoff eller soyabønnemel anvendes, hvoretter blandingen kan blandes med konvensjonelle dyrefor såsom fjærkre-, gris-eller storfefor.

Kombinasjonen av sinkbacitracinblandingen ifølge foreliggende oppfinnelse med dyrefor utviser en meget forbedret stabilitet. Sinkbacitracin-dyreforet kan behandles ved forhøyede temperaturer og lagres med mindre tap av aktiviteten enn det som oppnås med eksisterende blandinger- av kommersielt tilgjengelig sinkbacitracin og dyrefor.

Kulturmediets natur og proteiner og peptider som utfelles

sammen med sinkbacitracin synes ikke i noen særlig grad å på-

virke parametrene og prosessvariablene ved den foreliggende fremgangsmåte, selv om disse materialer kan påvirke.stabili-

teten av foreliggende sinkbacitracinblanding på en måte som ikke er klarlagt. Proteinene og peptidene i kulturmediet kan danne komplekser med sinkkationene og med sinkbacitracinet på samme måte som for konvensjonelle sinkbacitracinblandinger som anvendes i dyrefor. P.g.a. tilstedeværelsen a<y> disse andre sinkkompleksdannende materialer er det ikke mulig å spesifisere den molare mengde, av.sink som er kompleksbundet til bacitracinet.

Innstillingen av pH med sterkt alkali, såsom natriumhydroksyd

bør være slik at utfellingen av bunnfallet inneholdende sinkbacitracin bør være fullstendig ved en pH på 6,0 - 7,0. Innstillingstiden, omrøringsgraden og oppløsningens tempera-

tur under utfellingen synes ikke å være variabler som influerer så lengde det oppnås en homogen masse inneholdende sinkbacitracin.

De etterfølgende eksempler belyser oppfinnelsen og illustrerer effekten av konsentrasjonen av sink på stabiliteten av sinkbacitracin i fermenteringsvæsken.

Eksempel 1

Sinkklorid i forskjellige mengder ble under omrøring tilsatt en fermenteringsvæske ved pH 8,3 inneholdende 700 IU/ml (16,6 g bacitracin/1).. Etter justering av pH til 6,5 - 6,8 ble prøvene oppvarmet i lukkede glassflasker ved 90°C i 4 timer og avkjølt til romtemperatur.

Basert på en aktivitet på 42 IU/mg. Ekstraksjonen av sinkbacitracin for aktivitetsmålingen ble utført i henhold til fremgangsmåten angitt av Grynne angitt i artikkelen "An Improved Method for the Determination of Bacitracin in Animal Feeds" , Analyst, Vol. 96, mai 1971, sidene 338 - 342, med

den modifikasjon at allé prøver ble behandlet med aceton. Sinkiiacitraciriet i ekstraktene ble bestemt mikrobiologisk i henhold til fremgangsmåten angitt i "Assay Methods of Antibiotics"

(D.C. Grove og W.A. Randall, Medical Encyclopedia Inc., 1965, sidene 76 - 78) med den modifikasjon at podeagarlaget ble ute-latt. En 3-punkts bestemmelse med konsentrasjqner på 0)1,

0,05 og 0,025 IU/ml for standard og prøver ble anvendt.

Eksempel 2

Forsøket ble utført med en fermenteringsvæske inneholdende

350 IU/ml (8,3 g bacitracin/1). Fremgangsmåten var tilsvarende den beskrevet i eksempel 1.

144815

Eksempel 3

Forsøket ble utført med en fermenteringsvæske inneholdende 4 20 IU/ml (10 g bacitracin/1). Fremgangsmåten var tilsvarende den beskrevet i eksempel 1.

Eksempel 4

Forsøket ble utført med en fermenteringsvæske inneholdende 630 IU/ml (15.g bacitracin/1). Fremgangsmåten var tilsvarende den beskrevet i. eksempel 1.

Eksempel 5

Sinkklorid i en mengde på.0,5 g Zn++/g bacitracin ble tilsatt en fermenteringsvæske, hvoretter pH ble justert til 6,8.

Ved inndampning ble væsken konsentrert og deretter sprøyte-tørket ved en luftinnløpstemperatur på 350 - 400°C og en ut-løpstemperatur på 115 - 120°C. Gjenvinningen under sprøyte-tørketrinnet for 4 separate eksperimenter var som følger:

Midlere gjenvinning: 92,3%.

Eksempel 6

Sinkklorid i en mengde på 0,50 g Zn<++>/g bacitracin ble tilsatt fermenteringsvæsken, hvoretter pH ble justert til 6,7.

Fermenteringsvæsken ble konsentrert ved inndampning og basert på dens tørrstoffinnhold ble henholdsvis 50% og 100% "SJØHEST" CaCO-j tilsatt. Den etterfølgende sprøytetørking ble utført med en innløpstemperatur på 3 50 - 400°C og en luftutløpstem-■ peratur på 115 - 120°C. Gjenvinningen under sprøytetørkings-trinnet for 4 separate forsøk var som følger:

Gjennomsnittlig gjenvinning: 99,6 %.

Fysikalske data for de sprøytetørkede produkter

De følgende forsøk viser stabiliteten av sinkbacitracinblandingen ifølge foreliggende oppfinnelse i mais og fSrblan-dinger.

Eksempel 7

Forsøk ble utført med en f c>rstof f blander med et totalvolum på 54 1 under anvendelse av satser på 25 kg mais. Blanderen fc>le forsynt med en dampkappe og før tilsetningen av 200 ppm sinkbacitracin ble maisen forvarmet til 95°C. Under kontinuerlig blanding ble prøver uttatt etter 1, 4 og 10 min., hvoretter

prøvene-ble avkjølt og analysert.

For å studere lagringsstabiliteten ble prøvene oppbevart i papirposer ved romtemperatur i 3 måneder før analyse.

Resultatene er angitt i tabell 1.

Eksempel 8

Forsøk ble utført med grisefor under samme betingelser som i eksempel 7. Griseforets sammensetning var:

Resultatene av analysene av griseforet fremgår av tabell 2:

Eksempel 9

Forsøkene ble utført med for for verpehøns og under samme betingelser som beskrevet i eksempel 7.

Foret var sammensatt som følger:

Resultatene av analysen fremgår av tabell 3:

P.g.a. den forbedrede stabilitet mot varme, mekanisk blanding

og fuktighet som knytter seg til sinkbacitracinpreparatet fremstilt ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse har dyrefor inneholdende et slikt sinkbacitracinpreparat bedre egenskaper med hensyn til termiske behandlinger. Forut for termisk pelletering av dyrefor er det vanlig å kondisjonere foret ved mekanisk blanding av det ved forhøyet temperatur,

i alminnelighet omkring 75 - 85°C. Etterfølgende termisk pelletering av dyrefor inneholdende det ved den foreliggende oDp-finnelse fremstilte sinkbacitracinpreparat kan resultere i forbedret bevaring av aktiviteten "av sinkbacitracinet.

Aktiviteten av sinkbacitracinet i et sådant dyrefor etter opp-bevaring derav er bedre enn aktiviteten av sinkbacitracin, eksisterende kommersielt tilgjengelig dyrefor inneholdende sinkbacitracin.

Claims (6)

1. Forstofftilsetningsmiddel med forbedret varme- og fuktighetsstabilitet, samt stabilitet mot mekanisk bearbeiding, karakterisert ved at det i det vesentlige består av finfordelte, i det vesentlige kuleformede partikler, hvor mere enn 80 vekt-% av partiklene har en størrelse på 30 - 220,fortrinnsvis 30 - 150 um, hvilke partikler inneholder sinkbacitracin i intim kontakt med kalsiumkarbonat.

2. Fremgangsmåte ved fremstilling av midlet ifølge krav 1 hvor sinkbacitracin utfelles fra et gjæringsmedium ved å inn-stille mediets pH med alkali til 6,0 - 1, 0, fjerne vann og sprøytetørke den erholdte'blanding, karakterisert ved at vannet fjernes fra suspensjonen til å gi et tørrstoffinnhold på 10 - 35 vekt-%, fortrinnsvis 25 - 35 vekt-%, tilsette 50 - 100 vekt-%, regnet på suspensjonens tørrstoff, kalsiumkarbonat, hvis partikkelstørrelse er mindre enn 40 pm, omrøre den erholdte blanding til å gi en homogen dispersjon av bærerpart.iklene, sprøytetørke den homogene dispersjon ved en luftinngangstemperatur på 300 - 450°C slik at vann hurtig fjernes under dannelse av finfordelte, i det vesentlige kuleformede partikler inneholdende sinkbacitracin i intim kontakt med bæreren.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at det bacitracininneholdende gjæringsmedium for utfellelse og stabilisering av sinkbacitracin tilsettes 0,5 - 0,7 g Zn<++>/g bacitracin i gjæringsmediumet.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, kara "k teri-sert ved at det tilsettes finfordelte bærerpartikler hvor ca. 85 vekt-% har en partikkelstørrelse under 20 pm.

'<5>. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at de sfæriske partikler tørkes til et vann-innhold på 1 - 5 vekt^% vann.L

6. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at sprøytetørkingen utføres,ved en luftinngangstemperatur på 4 00 - 4 50°C.