Кормовая добавка для сельскохозяйственных животных с кишечнорастворимым покрытием, содержащая метабисульфит натрия, для детоксикации вомитоксина - RU2598722C2

Описание

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА СМЕЖНЫЕ ЗАЯВКИ

Настоящее изобретение испрашивает приоритетное преимущество в соответствии с §119(e) раздела 35 Свода законов США по заявке на патент США №61/414,238, поданной 16 ноября 2010 г., описание которой включено в настоящий документ путем ссылки.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Вомитоксин (деоксиниваленол или DON) представляет собой трихотециновый микотоксин, продуцируемый плесневыми грибами фузариями, которые растут на зерне, предназначенном для кормления сельскохозяйственных животных. Токсическое действие загрязнения зерна вомитоксином зарегистрировано для многих видов, в том числе для свиней, которые оказались наиболее чувствительными из всех протестированных видов животных. Содержание вомитоксина в комбикорме лишь на уровне 0,6-2,0 м.д. приводит к снижению потребления корма и скорости роста. Более высокое содержание (выше 5 м.д.) может привести к отказу от потребления комбикорма, рвоте, угнетению иммунной системы и поражению желудочно-кишечного тракта.

Было продемонстрировано, что метабисульфит натрия (NaS₂O₅) и бисульфит натрия (Na₂SO₃) разрушают вомитоксин в обработанном зерне. Глубина разрушения зависит от температуры, влажности и времени. Добавление метабисульфита натрия в корм для свиней было протестировано в токсикологическом исследовании (The Toxicity of Sulphite. II. Short and Long-Term Feeding Studies in Pigs. H.P. Til, V.J. Feron, A.P. De Groot и P. Van Der Wal. Fd Cosmet. Toxicol., том 10, стр.463-473, Pergamon Press, 1972 г. Отпечатано в Великобритании). В исследовании было продемонстрировано отсутствие токсического действия вплоть до уровня 0,35% рациона - определенного в этом исследовании уровня отсутствия действия.

Принимая во внимание токсичность вомитоксина и токсичность метабисульфита натрия при уровне выше 0,35% вес. в рационе свиней, существует потребность в разработке кормовой добавки для сельскохозяйственных животных, содержащей метабисульфит натрия в количестве ниже порога токсичности и эффективной для снижения токсического действия вомитоксина.

ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение включает в себя открытие, которое заключается в том, что тонкий кишечник или эквивалентные по повышенному уровню pH части желудочно-кишечного тракта обеспечивают более эффективную среду в сравнении с однокамерным желудком или подобными средами для разрушения вомитоксина метабисульфитом натрия. Не ограничивая себя конкретной теорией, авторы считают, что вещество связывается с токсином и тем самым препятствует его адсорбции. Соответственно, настоящее изобретение обеспечивает продукт и способ доставки метабисульфита натрия в нижние отделы желудочно-кишечного тракта в качестве антидота при проглатывании вомитоксина животным.

Таким образом, в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предложена кормовая добавка для сельскохозяйственных животных, в которой частица-ядро, содержащая метабисульфит натрия и по меньшей мере одно связующее вещество, имеет кишечнорастворимое покрытие, при этом толщина и композиция покрытия защищают метабисульфит натрия от разложения до диоксида серы в кислой водной среде желудка. В соответствии с одним вариантом осуществления связующее вещество представляет собой связующее вещество для гранулирования, крахмалсодержащее связующее вещество или волокнистое связующее вещество.

В соответствии с одним вариантом осуществления связующее вещество представляет собой водорастворимое связующее вещество, выбранное из крахмала, казеината натрия, желатина, соевого белка, мелассы, лактозы, декстрина, соли карбоксиметилцеллюлозы, альгинатов, метилцеллюлозы, этилцеллюлозы, гидроксипропилцеллюлозы, соли гликолевой кислоты крахмала, полиметакрилатов, поливинилового спирта и поливинилпирролидона. В соответствии с другим вариантом осуществления связующее вещество представляет собой гидрофобное связующее вещество, выбранное из природных восков, шеллачной смолы, канифоли, пчелиного воска, парафинового воска, цетанола, высших жирных кислот, стеариновой кислоты, солей стеариновой кислоты с металлами, животных жиров, животных масел, растительных жиров, растительных масел, пальмового масла, твердых животных жиров, твердых животных масел, твердых растительных жиров, твердых растительных масел, неионных ПАВ, моностеарата глицерина, полусинтетических смол, синтетических высокомолекулярных соединений, ацетилцеллюлозы, поливинилацетата, этерифицированной канифоли и кумароновой смолы.

В одном варианте осуществления кишечнорастворимое покрытие представляет собой высокогидрогенизированное растительное масло, выбранное из хлопкового, кукурузного, арахисового, соевого, пальмового, кокосового, бабассового, подсолнечного, сафлорового масла и комбинаций двух или более из них. В другом варианте осуществления высокогидрогенизированное растительное масло представляет собой соевое масло.

В еще одном варианте осуществления кишечнорастворимое покрытие дополнительно включает:

(a) один или более восковых компонентов, выбранных из парафинового воска, нефтяного воска, цетанола, минерального воска, озокерита, церезина, воска «юта», горного воска, растительного воска, рисового воска, касторового воска, карнаубского воска, японского воска, лаврового воска, льняного воска, канифоли, восков насекомых, пчелиного воска, китайского воска, шеллачного воска и камедей; и/или

(b) один или более глицеридов, выбранных из моноглицеридов, диглицеридов и их смесей, экстрагированных из растительных масел, выбранных из хлопкового, кукурузного, арахисового, соевого, пальмового, кокосового, бабассового, подсолнечного, сафлорового масла и комбинаций двух или более из них; и/или

(c) один или более дополнительных ингредиентов, выбранных из минерального масла, глицерина, лецитина, камедей и альгинатов.

В одном варианте осуществления один или более восковых компонентов включают пчелиный воск. В другом варианте осуществления один или более глицеридов имеют от 10 до 22 атомов углерода.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен способ доставки метабисульфита натрия в нижние отделы желудочно-кишечного тракта животного путем введения в рацион животного кормовой добавки настоящего изобретения для сельскохозяйственных животных. Способ можно использовать как средство доставки антидота для смягчения токсического действия вомитоксина у млекопитающего. Токсическое действие включает по меньшей мере одно действие, выбранное из снижения потребления корма, снижения скорости роста, отказа от корма, рвоты, угнетения иммунной системы и поражений желудочно-кишечного тракта. В одном варианте осуществления животное выбрано из молочного и мясного скота, бройлерных кур и кур-несушек, уток, коз, свиней, овец и индеек.

Более полное понимание настоящего изобретения и множества других предполагаемых преимуществ можно легко получить путем изучения приведенного ниже подробного описания предпочтительных вариантов осуществления и формулы изобретения, в которых описаны принципы настоящего изобретения и наилучшие способы его практического осуществления, реализация которых рассматривается в настоящее время.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к кормовой добавке для сельскохозяйственных животных с целью снижения токсического действия вомитоксина у сельскохозяйственных животных. Используемый в настоящем документе термин «сельскохозяйственные животные» без ограничений включает молочный и мясной скот, бройлерных кур и кур-несушек, уток, коз, свиней, овец и индеек. Добавка включает частицу-ядро, содержащую метабисульфит натрия и по меньшей мере одно связующее вещество, и окружающую частицу-ядро оболочку из кишечнорастворимого покрытия.

Связующее(ие) вещество(а) может (могут) включать любое связующее вещество для гранулирования, крахмалсодержащее связующее вещество, волокнистое связующее вещество или любое аналогичное связующее вещество, также известное в данной области. Например, связующее вещество может представлять собой любое связующее вещество водорастворимого типа, включая без ограничений крахмал, казеинат натрия, желатин, соевый белок, мелассу, лактозу, декстрин, соль карбоксиметилцеллюлозы, альгинаты, метилцеллюлозу, этилцеллюлозу, гидроксипропилцеллюлозу, соль гликолевой кислоты крахмала, а также синтетические высокомолекулярные вещества, такие как полиметакрилаты, поливиниловый спирт и поливинилпирролидон.

В альтернативном варианте осуществления связующее вещество может быть образовано из любого связующего вещества гидрофобного типа, включая без ограничений природные воски, такие как шеллачная смола, канифоль, пчелиный воск и парафиновый воск; цетанол, высшие жирные кислоты, такие как стеариновая кислота и ее соли с металлами; материалы, связанные с жирами и маслами, такие как животные и растительные жиры и масла, например пальмовое масло, твердые животные и растительные жиры и масла; неионные ПАВ, такие как моностеарат глицерина; и полусинтетические смолы и синтетические высокомолекулярные вещества, такие как ацетилцеллюлоза, поливинилацетат, этерифицированная канифоль и кумароновая смола. Для этого композиция связующего вещества не обязательно ограничивает настоящее изобретение, в рамках которого можно использовать любое известное в данной области связующее вещество.

В условиях кислой водной среды (например, в однокамерном желудке) метабисульфит натрия быстро разлагается с образованием бисульфита натрия и диоксида серы. Затем бисульфит натрия разлагается до оксида натрия и диоксида серы. Во время кормления животного при опорожнении желудка в тонкий кишечник исходного метабисульфита практически не остается, а диоксид серы становится причиной негативного воздействия. Таким образом, любое воздействие метабисульфита натрия на вомитоксин при кормлении млекопитающего происходит в желудке.

Для доставки исходного метабисульфита натрия в нижние отделы желудочно-кишечного тракта, такие как тонкий кишечник, используется кишечнорастворимое покрытие. Покрытие защищает метабисульфит натрия от контакта с кислой водной средой и, таким образом, от разложения в желудке или других средах, где происходит разложение метабисульфита натрия до диоксида серы. Покрытие удаляется, разрушается или разлагается под действием кишечной липазы, повышенного в сравнении с желудком уровня pH, солей желчных кислот или в результате продолжительного нахождения в водной среде. Это позволяет исходному метабисульфиту натрия воздействовать на вомитоксин при таком уровне pH, когда метабисульфит натрия может наиболее эффективно разрушать вомитоксин, что, в свою очередь, позволяет снижать количество метабисульфита натрия, требуемого для достижения положительного действия в присутствии вомитоксина. Это также улучшает реакцию на метабисульфит натрия в присутствии вомитоксина и, таким образом, позволяет в большей степени восстановить потери характеристик роста, вызванные потреблением вомитоксина.

Один из таких способов создания защитного покрытия заключается в создании частицы-ядра, состоящей из метабисульфита натрия и связующего вещества, такого как связующее вещество для гранулирования, крахмалсодержащее связующее вещество, волокнистое связующее вещество или любое другое связующее вещество водорастворимого типа или связующее вещество гидрофобного типа. В одном варианте осуществления связующее вещество может состоять из сульфоната лигнина. Затем полученную частицу-ядро заключают в оболочку с использованием эластичной покрывающей композиции, которая может быть образована из жиров, жирных кислот, высокогидрогенизированных масел, восков, глицеридов или других материалов, которые устойчивы к воздействию кислой среды и, таким образом, сохраняются в исходном или неразложившемся виде в желудке, тем самым защищая частицу-ядро от контакта и последующего разложения в желудке. Покрытие может составлять 20-70% вес./об. готового продукта.

В одном варианте осуществления основной компонент композиции для нанесения покрытия представляет собой высокогидрогенизированное масло. Используемые в настоящем документе термины «высокогидрогенизированное» или «высоконасыщенное» относится к маслам, углеродная цепь которых полностью или практически полностью насыщена атомами водорода (то есть имеющим относительно небольшое количество двойных связей углерод-углерод). В одном варианте осуществления термин «высокогидрогенизированные масла» относится к экстрактам из растительных масел, включая без ограничений вытяжки из хлопкового, кукурузного, арахисового, соевого, пальмового, кокосового, бабассового, подсолнечного, сафлорового масла и их комбинаций. В некоторых неограничивающих вариантах осуществления высокогидрогенизированное растительное масло экстрагируют из сои.

В дополнительных вариантах осуществления композиция для покрытия включает восковой компонент. Восковой компонент может быть образован из любого известного в данной области воска. Неограничивающие примеры таких восков могут без ограничений включать парафиновый воск, нефтяной воск, цетанол, минеральный воск (например, озокерит, церезин, воск «юта», горный воск и т.д.), растительный воск (например, рисовый воск, касторовый воск, карнаубский воск, японский воск, лавровый воск, льняной воск, канифоль и т.д.), воск насекомых (например, пчелиный воск, китайский воск, шеллачный воск и т.д.) или камеди, известные в данной области. В некоторых вариантах осуществления воск образован из пчелиного воска.

Восковой компонент покрытия может присутствовать в любом количестве, обеспечивающем гидрофобный аспект композиции для покрытия. В одном варианте осуществления воск может содержать приблизительно от 0,1% до 25% композиции для покрытия. В дополнительном варианте осуществления восковой компонент может содержать от 2,0% до 15,0% композиции для покрытия. В дополнительном варианте осуществления восковой компонент может содержать от 2,5% до 10,0% композиции для покрытия. В некоторых вариантах осуществления восковой компонент содержит 2,5%, 5,0%, 7,5%, 8,25% или 10% композиции для покрытия. Однако содержание воскового компонента покрытия не ограничено этим диапазоном и может быть любым для достижения целей и преимуществ, описанных в настоящем документе.

В других дополнительных вариантах изобретения композиция для покрытия содержит глицеридный компонент. Глицеридный компонент может быть без ограничений образован моноглицеридами, диглицеридами или их комбинациями. Для этого глицеридный компонент настоящего изобретения может быть образован из смеси моно- и диглицеридов. В таких вариантах осуществления моноглицериды могут содержать 40-75% глицеридного компонента и диглицериды могут содержать 25-60% глицеридного компонента. В дополнительных вариантах осуществления приблизительно 52% глицеридного компонента образовано моноглицеридами и приблизительно 48% образовано диглицеридами.

Моноглицериды, диглицериды и их смеси могут быть получены из любого источника и могут иметь любую длину цепи, известную в данной области. В одном варианте осуществления они могут представлять собой смесь, экстрагированную из растительного масла, такого как без ограничений хлопковое, кукурузное, арахисовое, соевое, пальмовое, кокосовое, бабассовое, подсолнечное, сафлоровое масло и их комбинации. Несмотря на то что моно- и диглицериды могут иметь любую длину, в некоторых вариантах осуществления они содержат от 10 до 22 атомов углерода.

Содержание глицеридного компонента в покрытии может быть любым для достижения целей и преимуществ, описанных в настоящем документе. В одном варианте осуществления глицеридный компонент может содержать приблизительно от 0,01% до 10,0% композиции для покрытия, при этом менее 1,5% глицеридного компонента образовано из свободного глицерина. В дополнительных вариантах осуществления глицеридный компонент может содержать от 1,0% до 5,0% композиции для покрытия, при этом менее 1,5% глицеридного компонента образовано из свободного глицерина. В некоторых вариантах осуществления глицеридные компоненты содержат приблизительно 0,72%, 1,3%, 1,8%, 2,0%, 2,5% или 3,6% композиции для покрытия, при этом также менее 1,5% глицеридного компонента образовано из свободного глицерина. Однако содержание глицеридного компонента покрытия не ограничено этими диапазонами и может быть любым для достижения целей и преимуществ, описанных в настоящем документе.

Покрытие также может быть образовано из одного или более дополнительных ингредиентов, таких как связующие вещества, наполнители, смазывающие вещества или т.п. Такие дополнительные ингредиенты могут без ограничений включать один ингредиент или комбинацию минерального масла, глицерина, лецитина, камедей или альгинатов.

Заключение частиц-ядер в оболочку с использованием описанной выше композиции для покрытия может производиться любым известным в данной области способом, в особенности способами, позволяющими получить однородное покрытие. Например, в одном варианте осуществления покрытие наносят на частицы-ядра в барабанном процессе типа падающего занавеса с использованием высоконапорного насоса. Более конкретно частицы-ядра сначала прогревают до температуры приблизительно 60-66°C (140-150°F), а затем наносят на них покрытие с помощью высоконапорного насоса и распыляющей форсунки. В некоторых вариантах осуществления покрытие наносят при температуре 96-99°C (205-210°F) при давлении в распылительной форсунке приблизительно 2,07-2,41 МПа (300-350 фунтов на кв. дюйм изб.). В других дополнительных вариантах осуществления температура слоя покрытия составляет приблизительно 43-49°C (110-120°F) при скорости вращения барабана приблизительно 16 об/мин.

Однако этап нанесения покрытия не ограничен использованием барабана типа падающего занавеса. Можно использовать и иные известные в данной области способы нанесения покрытия, такие как без ограничений нанесение покрытия в кипящем слое и нанесение покрытия на поддоне. Альтернативные способы могут без ограничений включать способы, описанные в патентах США №№4,511,584; 4,537,784; 4,497,845; 3,819,838; 3,341,446; 3,279,994; 3,159,874; 3,110,626; 3,015,128; 2,799,241 и 2,648,609, все из которых включены в настоящий документ путем ссылки.

Следующие неограничивающие примеры, изложенные ниже в настоящем документе, иллюстрируют конкретные аспекты настоящего изобретения.

ПРИМЕРЫ

Пример 1. Действие метабисульфита натрия в рационах с применением корма, загрязненного токсином

Токсическое действие вомитоксина в корме для свиней продемонстрировано результатами, приведенными в представленной ниже таблице 1. Рацион, содержащий приблизительно 5 м.д. вомитоксина, привел к снижению ежедневного потребления корма и скорости роста у свиней массой 11,3-24,9 кг (25-55 фунтов) на 20 и 15 процентов соответственно (P<0,01).

Пример 2. Действие метабисульфита натрия в незагрязненных рационах

Представленные в таблице 2 данные подтверждают, что токсическое действие метабисульфита натрия начинает проявляться при его содержании в рационе от 0 до 0,5%. Среднесуточное потребление корма линейно снижалось при повышении уровня метабисульфита натрия в рационе, не загрязненном вомитоксином, от 0 до 0,5 и до 1,0%.

Пример 3. Действие добавок в рационах с высоким содержанием вомитоксина

Кормление метабисульфитом натрия свиней, потребляющих загрязненный вомитоксином рацион, улучшает (P<0,01) показатели среднесуточного прироста и среднесуточного потребления корма при уровнях метабисульфита натрия в диапазоне от 2,5 до 10,0 кг/метрическая тонна (от 5 до 20 фунтов/тонна) рациона или от 0,25 до 1,0% (таблица 1). Это было подтверждено во втором тесте, результаты которого представлены в таблице 3, с использованием продукта (Defusion), содержащего в основном (более 97%) метабисульфит натрия, при уровнях в диапазоне от 0,125 до 0,5% рациона. Во втором тесте реакция на продукт Defusion улучшалась с повышением уровней продукта Defusion (P<0,01).

Пример 4. Разрушение вомитоксина метабисульфитом натрия in vitro

Проверяли способность метабисульфита натрия к разрушению вомитоксина in vitro при различных уровнях pH. Представленные в таблице 4 данные демонстрируют, что метабисульфит натрия более эффективно разрушает вомитоксин при нейтральном pH (pH 6,5) в сравнении с кислым pH (pH 3,0). Например, во время теста при уровне 5,00 кг/метрическая тонна (10 фунтов/тонна) метабисульфит натрия разрушил 70% поддающегося измерению вомитоксина при pH 6,5, но совершенно не разрушил его при pH 3,0. При уровне 10,0 кг/метрическая тонна (20 фунтов/тонна) метабисульфит натрия разрушил более 97% вомитоксина при pH 6,5, но лишь 41% при pH 3,0. В этом тесте уровни разрушения менее 10% считали случайным колебанием, не связанным с обработкой. Таким образом, метабисульфит натрия более эффективен при детоксикации вомитоксина при pH, близком к уровню pH в тонком кишечнике, в сравнении с pH в желудке животного. Несмотря на то что уровни метабисульфита натрия, требуемые для разрушения вомитоксина в этом тесте in vitro, оказались выше «безопасного» уровня 0,35%, определенного в исследовании по кормлению свиней, ссылка на которое приведена ранее, другие исследования (таблицы 1 и 3) четко демонстрируют положительное действие метабисульфита натрия при уровнях от 0,125 до 0,25% в загрязненных вомитоксином рационах. Таким образом, полученные в тесте in vitro уровни метабисульфита натрия, требуемые для обеспечения действия in vitro, не полностью коррелируют с уровнями, требуемыми для получения положительного действия in vivo. Результаты тестирования in vitro демонстрируют, что практически 100% разрушение вомитоксина происходит при более высоких уровнях pH (например, 6,5), тогда как при кислых pH разрушается лишь 41% токсина. Результаты тестирования при кормлении in vivo (таблицы 1 и 3) демонстрируют, что кормление свиней метабисульфитом натрия позволяет восстановить существенно менее 100% вызванной вомитоксином потери потребления корма и скорости роста.

Пример 5. Партии покрытия

Для анализа подготовили следующие партии покрытия:

Представленные выше примеры иллюстрируют, как настоящее изобретение позволяет метабисульфиту натрия в неизменном виде проходить через желудок (кислый pH) и высвобождаться в тонком кишечнике (более высокий pH), где эффективность разрушения вомитоксина наивысшая. Эти примеры, а также представленное выше описание предпочтительного варианта осуществления, должны восприниматься как иллюстрация, а не ограничение настоящего изобретения, как указано ниже в формуле изобретения. Необходимо понимать, что множество изменений и комбинаций изложенных выше особенностей можно использовать без отступления от настоящего изобретения, как указано далее в формуле изобретения. Такие изменения не считаются отступлением от сущности и объема настоящего изобретения, и все такие модификации считаются включенными в объем следующих пунктов формулы изобретения.

Реферат

Группа изобретений относится к кормовой добавке и кормовому продукту для сельскохозяйственных животных, в которой частица-ядро, содержащее метабисульфит натрия и по меньшей мере одно связующее вещество, имеет кишечнорастворимое покрытие, при этом толщина и композиция покрытия защищают метабисульфит натрия от разложения до диоксида серы в кислой водной среде желудка. Группа изобретений обеспечивает доставку метабисульфита натрия в нижние отделы желудочно-кишечного тракта в качестве антидота при проглатывании вомитоксина животным. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 пр., 4 табл.

Формула