Стабильная гранула (варианты) с активными агентами для кормовых композиций - RU2415602C2

Описание

РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Настоящая заявка испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США 60/726494 от 12 октября 2005 года в соответствии с 35 U.S.C.§ 119.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к стабильным прочным гранулам с активными агентами. Конкретно, настоящее изобретение относится к термостабильным прочным гранулам с активными агентами, где указанные гранулы особенно хорошо подходят для их использования в процессах паровой обработки, включая процессы гранулирования и таблетирования, а также при паровой обработке кормовых продуктов, без заметной потери активности активного агента. Стабильные прочные гранулы имеют профиль растворимости, подходящий для высвобождения активного агента таким образом, чтобы обеспечивать эффективность в заданном назначении. Активность активных агентов сохраняется после хранения в виде негранулированных смесей и при тепловой обработке.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Использование активных агентов, таких как ферменты, в корме для животных стало общей практикой. Известно, что ферменты улучшают перевариваемость корма, снижают влияние непищевых факторов в корме и повышают продуктивность животных. В данной области также известно, что кислые и щелочные пищевые ингредиенты, а также некоторые конкретные ингредиенты животных кормов, включающие, без ограничения, следовые количества минеральных компонентов, органические или неорганические кислоты или основания, восстановленные сахара и гигроскопические вещества, в особенности хлорид холина и хлорид натрия, оказывают неблагоприятный эффект на активные агенты, такие как витамины, белки, противомикробные средства, пребиотики, пробиотики и ферменты; известно также, что некоторые способы производства кормов оказывают вредное воздействие на активные агенты.

Соответственно, в промышленности существует проблема создания защитных композиций, которые позволяют хранить активные агенты в виде негранулированных смесей корма для животных, таких как основные смеси и предварительные смеси, которые могут быть кислыми или щелочными по природе и могут содержать ингредиенты, оказывающие неблагоприятный эффект на стабильность активных агентов. Считается, что один из механизмов такого неблагоприятного воздействия связан с реакциями окисления-восстановления (кислотно-щелочной потенциал), которые имеют место между окислителями и восстановителями в составе предварительных смесей в присутствии воды. В исследовании, опубликованном в BASF Technical Bulletin NU0013, сообщается, что гранулы, содержащие два коммерчески доступных фермента, сохраняют соответственно 86% и 81% активности при хранении в течение трех недель в виде кормовой смеси и 55% и 33% активности соответственно после хранения в виде предварительной кормовой смеси в течение 6 недель. В настоящее время некоторые производители ферментов, применяемых при производстве кормов, рекомендуют, чтобы ферменты были защищены барьерной упаковкой, если они хранятся в виде предварительных смесей, или чтобы они хранились отдельно от предварительных смесей, или чтобы они хранились в виде предварительных смесей в течение лишь короткого периода времени.

Дополнительно, многие активные агенты, используемые при производстве пищевых продуктов и кормов, являются термолабильными. Теромостабильность ферментов и их способность выдерживать стадии тепловой обработки при производстве корма для животных представляет собой проблему в данной области индустрии, особенно в том, что касается производства гранулированных кормов для животных. При сравнении с сухими кормовыми смесями гранулированные корма обладают рядом преимуществ, таких как более высокая пищевая ценность, меньшее загрязнение патогенами, сниженный уровень запыления при производстве, упрощенная обработка в производственном процессе и более однородное дозирование ингредиентов, которые рассматриваются как благоприятные факторы для промышленного производства. Предпочтительные промышленные процессы гранулирования включают паровую обработку в ходе процесса, известного как кондиционирование, при которой повышается влажность и температура обрабатываемой массы перед стадией гранулирования, и затем нагретые паром ингредиенты корма или кондиционированная мякоть пропускаются через отверстия. Температурный диапазон процесса таблетирования может составлять примерно от 70°С до 95°С или выше.

Ферменты представляют собой важные ингредиенты корма и должны обладать способностью противостоять воздействию повышенных температур в процессах гранулирования, в частности в тех процессах, которые включают использование экструдеров, при сохранении эффективности in vivо.

В связи с воздействием пара, температурных условий и сил уплотнения в процессах гранулирования стабильность ферментов и других активных агентов представляет собой проблему, которая может быть проиллюстрирована тем фактом, что вводимые в корма ферменты зачастую поставляются для промышленности в виде стабилизированных жидких продуктов, которые добавляют к гранулам корма после гранулирования, с тем чтобы избежать инактивации ферментов. Гомогенное дозирование также представляет проблему, когда фермент вносят после гранулирования, например, путем распыления ферментов на гранулы, и стоимость оборудования, необходимого для внесения ферментов после гранулирования, является высокой. Альтернативно, жидкие ферментные композиции или сухие ферментные смеси вводят в смеситель перед гранулированием. В некоторых случаях необходимо большее количество ферментов, с тем чтобы компенсировать их потери при гранулировании.

Способы изготовления таблеток также включают использование сил уплотнения и могут дополнительно включать тепловое воздействие, но могут его не включать. Таблетки используются при производстве товаров бытовой химии, например, для использования в средствах, применяемых при стирке, чистке посуды и различных поверхностей.

Таким образом, в пищевой промышленности, в области производства кормов и товаров бытовой химии имеется потребность в стабильных прочных гранулах с активными ингредиентами в качестве компонентов композиций, которые могут подвергаться тепловой обработке, например, в ходе процессов гранулирования и таблетирования, без заметной потери активности активного агента и при сохранении профилей растворимости, подходящих для высвобождения активных ингредиентов, обеспечивающих эффективность в заданном назначении. Имеется также потребность в стабильных прочных гранулах с активными агентами, которые сохраняют свою активность при использовании в качестве ингредиентов в композициях животных кормов, таких как негранулированные смеси, которые содержат ингредиенты, оказывающие неблагоприятный эффект на активные агенты.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к гранулам для кормовых композиций, включающим: ядро; активный агент; и по меньшей мере одну покрывающую оболочку, где активный агент в грануле сохраняет по меньшей мере 50% активности, по меньшей мере 60% активности, по меньшей мере 70% активности, по меньшей мере 80% активности после одного или нескольких воздействий, выбранных из: (а) способа гранулирования корма; (b) способа предварительной обработки корма нагретым паром; (с) хранения; (d) хранения в качестве ингредиента в составе негранулированной смеси; (е) хранения в качестве ингредиента в составе основной кормовой смеси или предварительной кормовой смеси, включающих по меньшей мере одно вещество, выбранное из следовых количеств минеральных веществ, органических кислот, восстановленных сахаров, витаминов, хлорида холина и веществ, которые подкисляют или подщелачивают основную кормовую смесь или предварительную кормовую смесь.

В одном варианте настоящее изобретение относится к грануле в корме для животных, включающей ядро; активный агент, где указанный активный агент гранулы сохраняет по меньшей мере 80% активности после хранения и после процесса гранулирования нагретого паром продукта, где гранула представляет собой ингредиент; влагонепроницаемое покрытие; и влагосвязывающее покрытие, которое составляет по меньшей мере 25 вес.% от гранулы, где указанная гранула характеризуется активностью воды менее чем 0,5 до процесса гранулирования продукта при нагревании паром.

В еще одном варианте настоящее изобретение относится к ингредиенту в корме для животных, включающему: гранулу, содержащую ядро; активный агент, окружающий ядро; и по меньшей мере одну покрывающую оболочку, покрывающую активный агент, где указанный активный агент сохраняет по меньшей мере 50% активности, по меньшей мере 60% активности, по меньшей мере 70% активности, по меньшей мере 80% активности после одного или нескольких воздействий, выбранных из: (а) способа гранулирования корма; (b) способа предварительной обработки корма нагретым паром; (с) хранения; (d) хранения в качестве ингредиента в составе негранулированной смеси; и (е) хранения в качестве ингредиента в составе основной кормовой смеси или предварительной кормовой смеси, включающих по меньшей мере одно вещество, выбранное из следовых количеств минеральных веществ, органических кислот, восстановленных сахаров, витаминов, хлорида холина и веществ, которые подкисляют или подщелачивают основную кормовую смесь или предварительную кормовую смесь.

В способе получения гранулы согласно настоящему изобретению, включающей активный агент корма, указанный способ включает: получение стабильных гранул, содержащих ядро, по меньшей мере один активный агент и по меньшей мере одну покрывающую оболочку; смешивание стабильных гранул с одним или несколькими указанными ниже агентами: (а) разбавитель; (b) основная смесь; (с) предварительная смесь и (d) кормовая смесь для гранулирования.

В другом варианте настоящее изобретение относится к способу получения стабильной гранулы, включающей фермент, подходящий для хранения в составе предварительной кормовой смеси, который содержит хлорид холина, где указанный способ включает: получение вещества ядра и фермента, где указанный фермент распределен по веществу ядра или наслоен на вещество ядра; нанесение на вещество ядра и на фермент влагосвязывающего вещества с образованием слоя, который составляет по меньшей мере 25 вес.% от стабильной гранулы; нанесение слоя влагонепроницаемого барьерного вещества с образованием покрытия, которое составляет по меньшей мере 2 вес.% от гранулы, нанесение покрывающей оболочки в условиях, выбранных таким образом, чтобы активность воды в стабильной грануле составляла менее чем 0,5.

Стабильные прочные гранулы согласно указанному выше варианту сохраняют по меньшей мере 50%, по меньшей мере 60%, по меньшей мере 70%, по меньшей мере 80%, по меньшей мере 90% и по меньшей мере 95% от активности активного агента в способах гранулирования при паровой обработке или в условиях процесса предварительной обработки, в ходе которых повышают температуру гранулируемого вещества от 85°С до примерно 95°С в течение примерно нескольких минут. Стабильные прочные гранулы согласно настоящему изобретению в особенности подходят для использования их в качестве ингредиентов в гранулах корма для животных и в качестве ингредиентов в таблетках для бытового применения.

В разных вариантах осуществления настоящего изобретения стабильные прочные гранулы включают влагосвязывающее вещество, которое составляет по меньшей мере примерно 55 вес.% от гранулы.

В других вариантах осуществления настоящего изобретения стабильная прочная гранула содержит влагосвязывающую оболочку, которая включает по меньшей мере примерно 25 вес.%, примерно 30 вес.%, примерно 35 вес.%, примерно 40 вес.%, примерно 50 вес.%, примерно 55 вес.% и примерно 60 вес.% от гранулы, и влагонепроницаемая покрывающая оболочка включает по меньшей мере от примерно 2 вес.% до примерно 40 вес.%, от примерно 2 вес.% до примерно 10 вес.%, от примерно 2 вес.% до примерно 7 вес.% и от примерно 5 вес.% до примерно 15 вес.% от гранулы.

В разных вариантах осуществления настоящего изобретения стабильная прочная гранула включает три защитные оболочки, где одна оболочка включает от примерно 20 вес.% до примерно 25 вес.% относительно гранулы, влагосвязывающего вещества, а две другие оболочки включат от примерно 5 вес.% до примерно 15 вес.% относительно гранулы, влагонепроницаемого вещества. В данном варианте осуществления настоящего изобретения используют стадию теплового отжига для того, чтобы удалить влагонепроницаемое вещество.

В разных вариантах осуществления настоящего изобретения стабильная прочная гранула включает силикатное или глиняное ядро и термостабильный по природе активный агент в составе матрикса, и необязательно защитное влагосвязывающее покрытие с неорганической солью, и необязательно влагонепроницаемую оболочку. В данном варианте осуществления настоящего изобретения необязательные покрывающие слои составляют от примерно 0 вес.% до примерно 15 вес.% от гранулы.

Настоящее изобретение также включает способы производства стабильных прочных гранул, а также гранулированного комбикорма, корма для домашних животных и таблеток, применяемых в бытовой химии, и таблеток с пищевым продуктом, которые включают такие стабильные прочные гранулы.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к стабильным прочным гранулам с активными агентами, которые выдерживают воздействие высоких температур и сил уплотнения при их добавлении к композициям, которые подвергаются, например, процессам предварительной обработки с использованием нагретого пара, процессам гранулирования кормового продукта и процессам таблетирования, при сохранении профилей растворения, подходящих для высвобождения активных агентов, которые способны обеспечивать эффективность в заданном направлении.

Первый аспект настоящего изобретения относится к стабильным прочным гранулам с активными кормовыми агентами, которые выдерживают условия предварительной обработки паром и воздействие температур и сил уплотнения в процессе гранулирования кормовых ингредиентов при обработке нагретым паром, при сохранении профилей растворения, которые позволяют высвобождать активные агенты кормового продукта с обеспечением заданной эффективности. В данном варианте используют такие компоненты в гранулах, которые разрешены для применения в корме.

Второй аспект настоящего изобретения относится к стабильным прочным гранулам, содержащим ферменты, которые выдерживают предварительную обработку кормового продукта нагретым паром и воздействие температур и сил уплотнения в процессе гранулирования, при сохранении профилей растворения, которые позволяют высвобождать фермент с обеспечением соответствующей эффективной биодоступности in vivo. В данном варианте компоненты гранулы могут использоваться в пищу животными и предпочтительно также перевариваются в организме животных.

Третий аспект настоящего изобретения относится к стабильным прочным гранулам с активными агентами для их использования в негранулированных смесях корма для животных, например в составе предварительных смесей. Стабильные прочные гранулы сохраняют эффективность при нагревании и предварительной паровой обработке негранулированной смеси, проводимых перед скармливанием животным, или после гранулирования такой смеси. В рамках данного аспекта неожиданно было обнаружено, что активные агенты сохраняют активность при хранении в виде негранулированных смесей, которые содержат ингредиенты, оказывающие неблагоприятное воздействие на стабильность ферментов. Что касается данного аспекта, то, не связывая себя рамками какого-либо конкретного теоретического представления, следует полагать, что влагосвязывающее вещество в гранулах действует в сочетании с влагонепроницаемым веществом в гранулах, защищая активный ингредиент от вредных ингредиентов, имеющихся в негранулированных смесях. Влагосвязывающее вещество задерживает или снижает скорость или уровень миграции воды в область активного агента, а влагонепроницаемое вещество исключает поступление воды. Сочетание влагосвязывающего вещества и влагонепроницаемого вещества обеспечивает механическую стабильность и дополнительно защищает активный агент в случае повреждения слоя влагонепроницаемого вещества. Дополнительно, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения используют влагонепроницаемые вещества, которые окисляются только в экстремальных условиях, так что их сочетание с влагосвязывающими веществами придает гранулам химическую стабильность, поскольку считается, что окислительно-восстановительные реакции замедляются при хранении в составе негранулированных веществ.

Четвертый аспект настоящего изобретения относится к стабильным прочным гранулам с активными агентами, которые выдерживают процесс таблетирования при сохранении профилей растворения, позволяющих высвобождать активный агент с обеспечением заданной эффективности при использовании в бытовой химии, например при стирке, при чистке посуды и различных поверхностей. В рамках данного варианта компоненты гранулы могут включать вещества, которые не перевариваются животными, например поверхностно-активные вещества, цеолиты, отбеливающие вещества и красители.

Стабильные прочные гранулы согласно настоящему изобретению имеют сферическую или почти сферическую форму, хотя, при желании, могут использоваться другие формы гранул, такие как диски, овальная форма, цилиндрическая и продолговатая форма. Гранулы содержат один или несколько защитных слоев, окружающих активный агент.

Гранулы могут быть смешаны с сухими ингредиентами, такими как композиции корма или композиции с компонентами для бытовой химии, или с негранулированными кормовыми смесями, например с композициями предварительной смеси, перед использованием в процессе гранулирования или таблетирования, или могут использоваться в сухих кормовых смесях и в виде мякоти, которые не гранулированы. Указанные гранулы особенно хорошо подходят для использования процесса производственного гранулирования кормов и также хорошо подходят для получения пищевых продуктов, включая корм для комнатных животных, и при производстве таблеток с компонентами для бытовой химии.

Если особо не указано иное, технические и научные термины, использованные в рамках настоящего изобретения, имеют общепринятые значения, известные специалистам в той области, к которой относится изобретение. В тексте описания и формулы изобретения форма единственного числа включает также ссылки на множественное число, если из контекста явно не следует иное. Например, термин «гранула» может включать множество гранул.

В контексте настоящего описания термин «активный агент» может представлять собой любое вещество, которое добавляется к стабильной прочной грануле. Активный агент может представлять собой биологически жизнеспособное вещество, ингредиент пищи или корма, противомикробный агент, агент, используемый в качестве антибиотика, пребиотик, пробиотик, агрохимический ингредиент, такой как пестицид, удобрение или гербицид, фармацевтический агент или активный агент бытового назначения или их сочетания. В предпочтительном варианте активный ингредиент представляет собой белок, фермент, пептид, полипептид, аминокислоту, углевод, липид или масло, витамин, дополнительный витамин или гормон или их сочетания. В другом варианте активный ингредиент представляет собой фермент, отбеливатель, активатор отбеливающего агента, отдушку или другой биологически активный ингредиент. Термостабильные по природе активные агенты охватываются областью настоящего изобретения и демонстрируют повышенную термостабильность в гранулах согласно настоящему изобретению. Альтернативно, может использоваться меньшее количество веществ оболочки с получением гранул, включающих теромостабильные по природе активные агенты, и приведенное в настоящем описании вещество защитной покрывающей оболочки выбирают, прежде всего, для активных агентов, которые не являются термостабильными по своей природе.

Наиболее предпочтительные ингредиенты, используемые в составе кормовых и пищевых продуктов, включают ферменты, пептиды, полипептиды, аминокислоты, противомикробные средства, средства, способствующие улучшению пищеварения, витамины и их сочетание.

При этом может использоваться любой фермент, и неограничивающий перечень ферментов включает фитазы, ксиланазы, β-глюканазы, фосфатазы, протеазы, амилазы (альфа или бета или глюкоамилазы), целлюлазы, липазы, кутиназы, оксидазы, трансферазы, редуктазы, гемицеллюлазы, маннаназы, эстеразы, изомеразы, пектиназы, лактазы, пероксидазы, лакказы, а также другие ферменты окислительно-восстановительных реакций и их смеси.

Особенно предпочтительные ферменты включают ксиланазы из Trichoderma reesei и вариант ксиланазы из Trichoderma reesei, где оба ферменты доступны от компании Danisco A/S, Дания, и/или Genencor International, Inc., Palo Alto, Калифорния, или термостибильную по природе ксиланазу, описанную в EP 1222256B1, а также другие ксиланазы из Aspergillus niger, Aspergillus kawachii, Aspergillus tubigensis, Bacillus circulans, Bacillus pumilus, Bacillus subtilis, Neocallimastix patriciarum, виды Penicillium, Streptomyces lividans, Streptomyces thermoviolaceus, Thermomonospora fusca, Trichoderma harzianum, Trichoderma reesei, Trichoderma viride; примеры фитаз включают Finasa L®, фитазу из Aspergillus sp., доступную от компании AB Enzymes, Дармштадт, Германия, Phyzyme^TM XP, фитазу из Е. coli, доступную от компании Danisco, Копенгаген, Дания, и другие фитазы, полученные, например, из следующих видов: Trichoderma, Penicillium, Fusarium, Buttiauxella, Citrobacter, Enterobacter, Penicillium, Humicola, Bacillus и Peniophora.

Примером целлюлазы может быть Multifеct® BGL, целлюлаза (бета-глюканаза), доступная от компании Danisco A/S, Дания, и другие целлюлазы из таких видов, как Aspergillus, Trichoderma, Penicillium, Humicola, Bacillus, Cellulomonas, Penicillium, Thermomonospore, Сlostrudium и Hypocrea. Могут также использоваться целлюлазы и эндоглюканазы, описанные в US20060193897А1. Амилазы могут быть получены из таких видов, как Aspergillus, Trichoderma, Penicillium, Bacillus, например, B. subtilis, B. stearothermophilus, B. lentus, B. licheniformis, B. coagulans и B. amyloliquefaciens. Подходящие грибные амилазы получают из видов Aspergillus, таких как A. oryzae, и A. niger. Протеазы могут быть выделены из Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus lentus, Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis и видов Aspergillus и Trichoderma.

Фитазы, ксиланазы, фосфатазы, протеазы, амилазы, эстеразы, ферменты оксислительно-восстановительных реакций, липазы, трансферазы, целлюлазы и β-глюканазы представляют собой ферменты, часто используемые для включения в корм для животных. Ферменты, подходящие для включения в таблетки, используемые в товарах бытовой химии, представляют собой аналогичные ферменты, в особенности протеазы, амилазы, липазы, гемицеллюлазы, ферменты окислительно-восстановительных реакций, пероксидазы, трансферазы и целлюлазы.

В особенно предпочтительных аспектах осуществления настоящего изобретения указанные ферменты выбирают из фитаз, ксиланаз, β-глюканаз, амилаз, протеаз, липаз, эстераз и их смесей. В одном варианте осуществления настоящего изобретения два фермента, входящие в состав гранул, представляют собой ксиланазу и β-глюканазу. Указанные ферменты могут быть смешаны вместе или могут быть внесены в состав гранулы по отдельности. В другом варианте в состав гранулы входят три фермента, а именно β-глюканаза, ксиланаза и фитаза.

Указанный выше перечень ферментов представляет собой лишь примерный перечень и не должен рассматриваться как исчерпывающий. Любой фермент может использоваться в прочных гранулах согласно настоящему изобретению, включая ферменты дикого типа, рекомбинантные ферменты и варианты ферментов, включая ферменты бактериального, грибного происхождения, ферменты дрожжей, растений, насекомых и животных, в том числе кислые, нейтральные или щелочные ферменты.

Для специалистов в данной области очевидно, что количество используемого фермента будет зависеть, по меньшей мере частично, от типа и свойства выбранного фермента и от предполагаемого направления его использования.

Прочные гранулы согласно настоящему изобретению включают от примерно 0,0005 до примерно 20% в расчете на сухой вес ферментного компонента от гранулы. Так, например, весовой процент фермента согласно вариантам настоящего изобретения составляет от примерно 0,0005 до примерно 15%, по меньшей мере от 0,001 до примерно 15%, по меньшей мере от 0,01 до примерно 10%, по меньшей мере от 0,1 до примерно 10%, по меньшей мере от 1,0 до примерно 10%, по меньшей мере от 1,0 до примерно 8%, по меньшей мере от 1,0 до примерно 5% и по меньшей мере от 2,0 до примерно 5% в грануле. Типичные дозы от 25 до 400 граммов стабильных прочных гранул с ферментом на тонну корма будут составлять от примерно 0,0001 до примерно 80 граммов активного ферментного белка на тонну корма, и указанные энзиматические гранулы могут дозироваться в количестве до 5000 граммов на тонну корма. Дозировки других активных ингредиентов в типичном случае составляют от 0,001 до примерно 400 грамм/тонна корма или выше. Дозировки могут быть даже выше в том случае, когда термостабильные гранулы согласно настоящему изобретению используют в качестве компонента негранулированных смесей животного корма, например в составе предварительных смесей, которые могут содержать несколько активных ингредиентов, добавляемых к кормовым композициям. Так, например, дозировка гранул фермента, добавляемых к предварительной смеси, может составлять примерно от 0,2% до примерно 10% от предварительной смеси или от примерно 0,1% до примерно 3% от основной смеси. В иллюстративном варианте уровень активности фитазы, входящей в состав стабильных прочных гранул, имеющихся в предварительной смеси, составляет примерно 500 Ед/г или выше. Предварительные смеси в типичном случае добавляют к пищевому рациону в количестве от примерно 0,5% до примерно 2% и базовые смеси добавляют в количестве от примерно 2% до примерно 6%.

Часть прочной гранулы, которая не содержит одну или несколько защитных оболочек согласно настоящему изобретению и которая включает активный ингредиент, в том числе любые обработанные твердые вещества, связующие вещества и другие входящие в ее состав ингредиенты, может характеризоваться наличием менее чем примерно 70 вес.%, менее чем примерно 60 вес.%, менее чем примерно 50 вес.%, менее чем примерно 40 вес.%, менее чем примерно 30 вес.%, менее чем примерно 20 вес.% от гранулы, при этом в основном весовой процент составляет от примерно 25 вес.% до примерно 50 вес.%, от примерно 40 вес.% до примерно 60 вес.% или от примерно 50 вес.% до примерно 60 вес.%.

Один или несколько покрывающих слоев могут составлять более чем примерно 30 вес.%, более чем примерно 40 вес.%, более чем примерно 50 вес.%, более чем примерно 60 вес.%, более чем примерно 70 вес.% и более чем примерно 80 вес.% от гранулы, при этом в основном весовой процент составляет от примерно 50 вес.% до примерно 75 вес.%, от примерно 40 вес.% до примерно 60 вес.% или от примерно 40 вес.% до примерно 50 вес.%, в зависимости от типа и количества покрывающих слоев.

В рамках тех вариантов, в которых используются термостабильные по природе активные агенты, ядро может составлять от примерно 85 вес.% до примерно 100 вес.% от гранулы и покрывающая оболочка может составлять от примерно 0 вес.% до 15 вес.% от гранулы.

Прочные гранулы согласно настоящему изобретению могут иметь размер, соответствующий потребностям, и указанный размер составляет от примерно 300 мкм до примерно 1000 мкм в диаметре, от примерно 300 мкм до примерно 900 мкм, от примерно 400 мкм до примерно 800 мкм и от примерно 400 мкм до примерно 600 мкм.

Термин «силы уплотнения» в контексте настоящего описания в основном относится к приложенным в осевом направлении силам, которые заставляют уплотняться атомы вещества. В контексте настоящего описания силы уплотнения возникают в процессах гранулирования и таблетирования и могут включать элемент силы, действующей в направлении изгиба, где прилагаемая сила не полностью симметрична продольной оси вещества.

Фраза «термостабильный по природе фермент или белок» относится к ферментам и белкам, имеющим точку плавления выше, чем температура в диапазоне от примерно 60°С до примерно 65°С, например, термостабильный по природе фермент, приведенный в таблице 2, в гранулах 28, 29 и 30 имеет точку плавления 69°С при pH 5,5 и точку плавления 72°С при pH 8,0. Множество термостабильных ферментов, приведенных в настоящем описании, имеют, например, точку плавления менее чем примерно 60°С при pH от 5,5 до 8,0.

Фраза «влагонепроницаемые вещества» относится к веществам, которые исключают, препятствуют или по существу задерживают поглощение воды. Указанные вещества в типичном случае представляют собой гидрофобные или амфифильные вещества и обеспечивают изоляцию от проникновения воды, не поглощая воду и/или не связываясь с водой, и включают, без ограничения, пленкообразующие вещества. Примеры влагонепроницаемых веществ включают полимеры, белки, липиды, жиры и масла, жирные кислоты и камеди. Примеры пленкообразующих влагонепроницаемых веществ включают природные и модифицированные полимеры, такие как аравийская камедь, молочная сыворотка, концентрат молочной сыворотки, ПВА, включая модифицированный ПВА, и синтетические полимеры, такие как латекс, ГПМЦ и обработанный кислотой гидрокиспропил-крахмал, например PureCote^TM, окисленный крахмал и модифицированный крахмал. Влагонепроницаемые вещества, отличные от пленкообразующих веществ, включают, например, воски, жиры, масла и липиды, а также лецитин. Выбранные влагонепроницаемые вещества, которые не подвергаются легкому окислению, включают, например, латексный полимер и другие полимеры, такие как аравийская камедь.

Фраза «влагосвязывающие или гидратирующие вещества» относится к веществам, которые захватывают водные жидкости, такие как вода, посредством одного или нескольких механизмов. В рамках первого механизма указанные вещества абсорбируют свободную воду. В рамках второго механизма указанные вещества захватывают связанную воду, которая в основном присутствует в виде кристаллической воды гидратации. Соответственно, такие вещества могут быть представлены как частично или полностью гидратированные вещества или как негидратированные вещества, которые будут поглощать или связывать водные жидкости и задерживать или снижать скорость или уровень миграции таких жидкостей к активному агенту. В рамках третьего механизма гидратирующие вещества осуществляют термическую изоляцию активного агента за счет задержки передачи тепла к активному агенту в грануле и поддержания активного агента в условиях более низкой температуры, чем температура на внешней поверхности гранул. Гидратирующие вещества включают углеводы и неорганические соли, в частности гидратированные соли, такие как сульфат магния, сульфат натрия и сульфат аммония; мальтодекстрин; сахара, например сахарозу и кукурузный крахмал.

В иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения гидратирующие вещества включают неорганические соли, которые при добавлении к грануле в количестве, большем чем примерно 25 вес.%, представляют собой безводные вещества или вещества, содержащие относительно низкие количества связанной или свободной воды, так что активность воды в полной грануле составляет менее чем примерно 0,5. Не связывая себя рамками какой-либо конкретной теории, следует отметить, что, когда гранула подвергается воздействию нагретого пара, гидратирующее вещество на основе неорганической соли начинает захватывать воду из нагретого паром окружения, при этом вода движется в гидратирующее вещество в рамках кинетического процесса в течение короткого периода паровой обработки для предотвращения проникновения воды в область гранулы, содержащей активный агент. В тех вариантах осуществления настоящего изобретения, где активность воды в грануле составляет менее чем 0,5, гидратирующее вещество может составлять лишь 25 вес.% от гранулы. В тех вариантах осуществления настоящего изобретения, где гидратирующее вещество составляет примерно 40-70 вес.% от гранулы, более толстый слой гидратирующего вещества позволяет использовать гидратированное или частично гидратированное вещество, в частности неорганические соли. В контексте настоящего описания термины «гидратированные», «частично гидратированный» и «негидратированный» относятся к потенциалу гидратации вещества в том случае, когда гранула находится в состоянии равновесия перед воздействием парового тепла. Термин «гидратированный» относится к веществу, которое содержит воду в свободной или связанной форме или к их сочетаниям. Вода может быть добавлена либо во время нанесения покрытия, либо после нанесения покрытия, и степень гидратации гранулы является функцией вещества гранулы и температуры, влажности и условий сушки, применяемых при нанесении.

Термины «гранулы» и «гранулирование» относятся к твердым круглым, сферическим или цилиндрическим таблеткам или гранулам, к процессам образования таких форм, в частности гранул комбикорма и твердого экструдированного корма для животных. Известные способы получения гранул кормового продукта в основном включает смешивание ингредиентов корма в течение от примерно 1 до примерно 5 минут, перенос смеси в приемный бункер, транспортирование смеси в паровой кондиционер, необязательно перенос смеси после воздействия пара к экспандеру, перенос смеси к дробилке или к экструдеру и в итоге перенос гранул в устройство для охлаждения гранул (Fairfield, D. 1994. Chapter 10, Pelleting Cost Center. In Feed Manufacturing Technology IV. (McEllhiney, editor), American Fееd Industry Association, Arlington, VA, pp. 110-139).

В паровом кондиционере проводится обработка смеси в течение периода времени от примерно 20 до примерно 90 секунд и до нескольких минут при температуре от примерно 85°С до примерно 95°С. Количество пара может варьировать в зависимости от уровня влаги и от исходной температуры вводимой смеси. Сообщается, что для осуществления процессов гранулирования вводится от примерно 4 до примерно 6% пара, и указанное количество выбирается таким образом, чтобы создать менее чем примерно 18% содержание влаги в мякоти перед гранулированием, или примерно до 28% влажности в мякоти, которая будет направляться для экструзии.

Процесс расширения смеси может проводиться, необязательно, в течение периода времени от примерно 4 до примерно 10 секунд в диапазоне температур от примерно 100°С до примерно 140°С. Та часть производственного процесса, которая связана с прессом-гранулятором, в типичном случае функционирует в течение примерно 3-5 секунд при температуре от примерно 85°С до примерно 95°С.

Термин «стабильный», применительно к грануле, относится к такой грануле, в которой активность одного или нескольких активных агентов по существу сохраняется после включения ингредиента в композицию, подвергаемую предварительной обработке нагретым паром, процессу гранулирования под воздействием нагретого пара, процессу таблетирования под воздействием нагретого пара, после хранения одной композиции и после хранения в качестве ингредиента в негранулированных и нетаблетированных смесях. Указанная стабильность включает термостабильность, срок годности или стабильность при хранении, механическую стабильность и/или химическую стабильность, когда гранулы, содержащие активный агент, хранятся в виде негранулированных или нетаблетированных смесей и/или подвергаются обработке нагретым паром, а также процессу гранулирования под давлением и процессу таблетирования. Механическая стабильность означает физическую жесткость или структурную целостность гранул, где указанная структурная целостность включает противомикробную резистентность, устойчивость к образованию пыли в процессе производства и отсутствие высвобождения ингредиентов, которые могут привести к появлению запаха. Химическая стабильность обозначает сохранение активности при хранении гранул в виде негранулированных или нетаблетированных смесей с наличием одного или нескольких ингредиентов, оказывающих неблагоприятное воздействие на указанные один или несколько активных агентов. Термостабильность в контексте настоящего описания и в целом относится к сохранению активности после воздействия температур в диапазоне от примерно 85°С до примерно 95°С, когда стабильные прочные гранулы выполняют функцию ингредиента гранулированных продуктов, таблеток и негранулированных и нетаблетированных смесей.

Термин «таблетирование» относится к процессам формирования твердых блоков или таблеток путем прессования смеси ингредиентов на таблеточном прессе в соответствии с описанием в документе EP 1257631B1, который включен в настоящее описание в качестве ссылки.

Таблетки могут быть изготовлены путем непосредственного таблетирования в ходе прессования смеси активных агентов, наполнителей/связующих веществ, замасливателей и любых других необязательных ингредиентов. Активный агент тщательно перемешивают с другими таблеточными ингредиентами перед введением в таблеточную машину. Ингредиенты перемешивают в любом подходящем для смешивания устройстве, таком как двухкорпусной смеситель или аналогичный аппарат, или с использованием любого другого подходящего метода смешивания, который приводит к перемешиванию таблеточных ингредиентов.

Указанные смеси далее прессуют в таблетки с использованием любого таблеточного аппарата, такого как таблеточный пресс (Stokes Model R-4, Warminster, PA). В основном таблеточные прессы включают верхние и нижние пуансоны, соответствующие определенным формам, которые прикреплены к матрице в положении выше и ниже матрицы. Перемешанное вещество для таблеток вводят в полость матрицы, и один из пуансонов, обычно верхний пуансон, вводят в полость матрицы. Подводят давление к верхнему и нижнему пуансонам. За счет движения верхнего и нижнего пуансонов навстречу друг другу создается давление на вещество, находящееся между пуансонами, что приводит к формированию таблетки.

Может быть получено множество разных форм таблеток. Форма таблеток определяется устройством пуансонов. Силы уплотнения могут варьировать в зависимости от геометрии пуансонов, типа прибора и используемой композиции. Альтернативно, таблетки могут быть получены с использованием процедур сухого и влажного гранулирования, как описано в патенте США № 6852336, который включен в настоящее описание полностью в качестве ссылки. В патенте ′336 указывается, что процедуры сухого гранулирования могут использоваться в тех случаях, когда один из компонентов обладает достаточно липкими свойствами для таблетирования. Указанный способ позволяет смешивать ингредиенты с замасливателем, при необходимости. В ходе описанной процедуры влажного гранулирования происходит перемешивание сухого ингредиента с использованием двухкорпусного смесители или двухконусного смесителя в условиях сдвига фаз при перемешивании, после чего добавляют растворы связующего агента к перемешанным порошкам с получением гранулята.

Термин «термостабильный» в контексте настоящего описания, применительно к грануле, относится к такой грануле, которая содержит активный агент, сохраняющий по меньшей мере 50%, по меньшей мере 60%, по меньшей мере 70%, по меньшей мере 80%, по меньшей мере 90% и по меньшей мере 95% от активности, при измерении ее в стандартном тесте, специфичном для выбранного активного агента, с последующим включением в композицию и проведением термической или паровой обработки, так чтобы температура в композиции достигла значения от примерно 85°С до примерно 95°С в течение нескольких минут. Для специалиста в данной области очевидно, что термостабильные гранулы в композициях, которые подвергаются воздействию температур менее 85°С, являются стабильными, и результаты тестирования, проведенные при 80°С, показывают, что это действительно имеет место. Соответственно, следует понимать, что воздействие температур в диапазоне от 85°С до 95°С будет включать также воздействие температур ниже чем 85°С, которые также охватываются областью настоящего изобретения.

В одном варианте термин «термостабильный» относится к активному агенту, который сохраняет по меньшей мере 80% активности при ее определении в стандартном тесте, специфичном для выбранного активного ингредиента, с последующим включением в композицию, которая подвергается воздействию пара, такую как композиция, температура в которой достигает значений в диапазоне примерно 85°С-95°С в течение примерно 30 секунд. В еще одном варианте термин «термостабильный» относится к активному агенту, который сохраняет по меньшей мере 50% от его активности при ее определении в стандартном тесте, специфичном для выбранного активного ингредиента, с последующим включением в композицию, которая подвергается воздействию пара, так что температура в указанной композиции достигает значений в диапазоне примерно 85°С-95°С в течение примерно 30 секунд.

Термин «негранулированные смеси» относится к предварительным смесям или предшественникам, базовым смесям, мякоти и разбавителям. Предварительные смеси в типичном случае содержат витамины и следовые количества минеральных компонентов. Базовые смеси в типичном случае содержат кормовые и пищевые ингредиенты, такие как фосфат дикальция, известняк, соль, витамин и минеральную предварительную смесь, но не зерновые и не белковые ингредиенты. Разбавители включают, без ограничения, зерновые компоненты (например, пшеничную крупку и рисовые отруби) и глины, такие как филлосиликаты (силикат магния, сепиолит, бентонит, каолин, монтмориллонит, гекторит, сапонит, бейделлит, аттапульгит и стевенсит). Глины могут также функционировать в качестве носителей и псевдоожижающего агента или разбавителей для кормовых предварительных смесей. Мякоть в типичном случае включает полный вариант питательных веществ для кормового продукта.

Стабильные гранулы согласно настоящему изобретению могут быть добавлены к указанным негранулированным смесям и смесям мякоти, которые далее могут быть подвергнуты воздействию пара и/или могут быть гранулированы паром или высушены.

Термин «активность воды», обозначаемый также символом a_w, относится к фракционной относительной влажности атмосферы в условиях равновесия с веществом твердой или жидкой фазы, например, обозначает отношение частичного давления водяного пара к имеющемуся давлению, которое превышает указанное давление чистой воды при той же температуре. И этот параметр по определению является одинаковым для всех фаз, между которыми распределение воды достигает равновесия. Термин «относительная влажность» в основном используется для описания воды в атмосфере или газовой фазе в условиях равновесия с твердым веществом и выражается в виде процентного показателя, где за 100% принимают относительную влажность чистой воды в закрытой системе. Таким образом, для любого показателя активности воды имеется соответствующая относительная влажность, где указанная зависимость определяется соотношением %RH=100*a_w. Активность воды может быть легко измерена с использованием известных в данной области методов, в типичном случае, при помещении образца вещества в камеру с контролируемой температурой прибора для оценки активности воды, такого как Activity System Model D2100, доступного от компании Rotronic Instrument Corp. (Hantington, N.Y.), позволяя полученным показателям достичь равновесия, по данным дисплея. Активность воды в контексте настоящего описания относится к активности самой гранулы после нанесения всех покрывающих оболочек.

Предпочтительная активность воды в гранулах согласно настоящему изобретению, особенно в случае использования наружных полимерных покрытий, составляет менее чем 0,5.

Стабильная прочная гранула согласно настоящему изобретению представляет собой гранулу, которая может быть получена по любому из способов, которые позволяют нанести один или несколько защитных покрывающих слоев на ядро. Указанный активный агент может представлять собой компонент ядра гранулы или может быть нанесен на вещество ядра, и в целях настоящего описания термин «ядро» относится ко всем компонентам прочной гранулы, за исключением любых, одного или нескольких, защитных покрывающих слоев, наносимых на ядро гранулы.

Указанное ядро может быть получено в рамках любого известного в данной области процесса, такого как гранулирование, экструзия, процесс, включающий смазывание форм, сферонизация, гранулирование в барабане, агломерация с высоким сдвигом слоев, покрытие в ходе процесса, включающего распыление в псевдоожиженном слое, кристаллизация, осаждение и агломерирование гранул. Такие способы известны в данной области и описаны в патентах США № 4689297 и № 5324649 (обработка в псевдоожиженном слое); патенте EP 656058B1 и в патенте США №454332 (процесс экструзии); в патенте США № 6248706 (гранулирование в условиях высокого сдвига слоев); в патенте EP 804532B1 и патенте США № 6534466 (комбинированный процесс, в котором используется создание ядра по технологии псевдоожиженного слоя и нанесение смешанного покрытия), где описание всех указанных документов включено в настоящее описание полностью в качестве ссылок.

Защитные покрывающие оболочки согласно настоящему изобретению могут быть нанесены по процедурам описанных выше процессов гранулирования, экструзии, обработки в псевдоожиженном слое и агломерирования гранул. Дополнительно, покрывающие оболочки могут быть нанесены по процедурам формования, включая формование с использованием вращающегося диска, например, как описано в документе WO 03/000625, который включен в настоящее описание полностью в качестве ссылки.

Дополнительно, в одном варианте осуществления настоящего изобретения описываемый в нем процесс может включать стадию теплового отжига, в ходе которого происходит нагревание гранулы до температуры стеклования (Tg) влагонепроницаемого компонента, с последующим постепенным снижением температуры, что вызывает отверждение вещества барьера или указанное вещество становится стеклообразным.

ЯДРА

Ядро представляет собой внутреннюю сердцевинную часть гранулы и, как указывалось выше, может включать активный ингредиент, или активный ингредиент может быть нанесен в качестве покрывающей оболочки вокруг ядерного вещества. Подходящие для использования в рамках настоящего изобретения ядра предпочтительно созданы из гидратируемого или пористого вещества (то есть вещества, которое диспергируется или растворяется в воде), которое имеет ценность в качестве кормового вещества. Вещество ядра должен быть либо диспергировано в воде (оно разлагается при гидратировании), либо солюбилизировано в воде с образованием истинного водного раствора. Глины (например, филлосиликаты, бентонит, каолин, монтмориллонит, гекторит, сапонит, бейделлит, аттапульгит и стевенсит), силикаты, такие как песок (силикат натрия) нонпарели и агломерированный картофельный крахмал или агломерированная картофельная мука, или другие источники крахмальных гранул, такие как стержни пшеничных колосков или кукурузного початка, рассматриваются как диспергируемые. Нонпарели представляют собой сферические частицы, состоящие из затравочного кристалла, полученные при связывании слоев порошка и растворенного вещества с затравочным кристаллом во вращающемся сферическом контейнере до образования сферических форм. Нонпарели в основном изготавливают на основе сочетания сахара, такого как сахароза, и порошка, такого как кукурузный крахмал. В одном варианте осуществления настоящего изобретения ядро представляет собой кристалл хлорида натрия или сульфата натрия, иногда называемый затравкой, или кристалл другой неорганической соли. В другом варианте осуществления настоящего изобретения ядро представляет собой кристалл сахарозы.

Частицы, состоящие из неорганических солей и/или сахаров, и/или малых органических молекул, могут использоваться в качестве ядер согласно настоящему изобретению. Подходящие водорастворимые ингредиенты, которые могут быть включены в состав ядер, включают: неорганические соли, такие как хлорид натрия, сульфат аммония, сульфат натрия, сульфат магния, сульфат цинка; или мочевину, лимонную кислоту; сахара, такие как сахароза, лактоза и т.п.

Ядра согласно настоящему изобретению могут также включать один или несколько следующих агентов: активные агенты, полимеры пищевого или кормового качества, наполнители, пластификаторы, волокнистые вещества, наполнители и другие вещества, которые используются в составе ядер. Подходящие полимеры включают поливиниловый спирт (ПВА), полиэтиленгликоль, полиэтиленоксид, поливинилпирролидон и углеводные полимеры (такие как крахмал, амилоза, амилопектин, альфа- и бета-глюканы, пектин, гликоген), включая их смеси и производные.

Ядра, используемые в приведенных примерах, включают кристаллы сахара, кристаллы неорганической соли, кристаллы стержней кукурузных початков, глины и силикат.

Подходящие наполнители, используемые в рассматриваемых ядрах, включают инертные вещества, используемые для увеличения объемной массы и снижения стоимости продукта или используемые с целью корректировки необходимой энзиматической активности в готовой грануле. Примеры таких наполнителей включают, без ограничения, водорастворимые агенты, такие как соли, сахара и диспергируемые в воде агенты, такие как глины, тальк, силикаты, целлюлоза и крахмалы, а также производные целлюлозы и крахмала.

Подходящие пластификаторы, которые могут применяться в ядрах согласно настоящему изобретению, представляют собой низкомолекулярные органические соединения, которые высокоспецифичны для полимера. подлежащего пластификации. Соответствующие примеры включают, без ограничения, сахара (такие как глюкоза, фруктоза и сахароза), сахарные спирты (такие как сорбит, ксилит, мальтит и другие гликоли), полярные низкомолекулярные органические соединения, такие как мочевина, или другие известные пластификаторы, такие как вода или пластификаторы, используемые в кормовых продуктах.

Подходящие волокнистые вещества, используемые в ядрах согласно настоящему изобретению, включают, без ограничения, целлюлозу и производные целлюлозы, такие как ГПМЦ (гидроксипропилметилцеллюлоза), КМЦ (карбоксиметилцеллюлоза), ГЭЦ (гидроксиэтилцеллюлоза).

В одном варианте, в частности, при использовании для получения кормов согласно настоящему изобретению ядро представляет собой водорастворимое или диспергируемое вещество стержня кукурузного початка или кристалл сахара или соли. В другом варианте, в частности, подходящем для использования в процессах бытовой очистки, ядро представляет собой водорастворимый или диспергируемый кристалл сахара или соли или нонпарель.

Для специалистов в данной области очевидно, что в случае кормовых и пищевых продуктов указанные ядра (и любые полимеры, наполнители, пластификаторы, волокнистые вещества и объемные агенты) должны быть приемлемы для их введения в пищевой продукт и/или в корм. В вариантах бытового применения такие ограничения не действуют.

Ядро в гранулах согласно настоящему изобретению, включающее любую покрывающую оболочку и содержащее внутри активные ингредиенты, за исключением защитных оболочек, описанных ниже, предпочтительно включает менее чем примерно 70 вес.%, менее чем примерно 60 вес.%, менее чем примерно 50 вес.%, менее чем примерно 40 вес.%, менее чем примерно 30 вес.% и менее чем примерно 20 вес.% от прочной гранулы.

АКТИВНЫЙ АГЕНТ

Один или несколько активных агентов, в частности описанные выше ферменты, получают из ферментационного бульона, и они могут представлять собой целиком бульон, лизированный бульон или осветленный ферментационный бульон, восстановленный после ферментации. Указанный фермент может быть представлен в жидкой форме, в форме взвеси, в высушенной, лиофилизированной или кристаллической форме, получаемой из ферментационных бульонов в рамках процесса восстановления. Указанные один или несколько ферментов необязательно смешивают с пластификаторами, такими как углеводы, и полимерами, такими как модифицированные полимеры, или с нативным крахмалом с образованием матрикса. Неограничивающий перечень пластификаторов включает сахара, такие как глюкоза, фруктоза и сахароза, декстрины, ПВА и сахарные спирты, такие как сорбит, ксилит и мальтит, или любые другие указанные выше пластификаторы. Модифицированные крахмалы включают, без ограничения, кукурузный крахмал и обработанный кислотой гидроксипропил-крахмал, например PureCote®, и окисленные крахмалы. Альтернативно, активный агент может быть добавлен к ядру или может быть добавлен и к ядру, и к слою, окружающему ядро.

ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫВАЮЩИЕ ОБОЛОЧКИ

Защитные покрывающие оболочки согласно настоящему изобретению в основном наносят в виде одного или нескольких слоев, окружающих ядро, в том случае, когда активный агент не является по своей природе термостабильным. Указанные варианты включают один, два, три или четыре защитных покрывающих слоя.

Подходящие для защиты покрывающие вещества включают полимеры, углеводы, белки, липиды, жиры и масла, жирные кислоты, неорганические соли и камеди и их смеси.

Защитные покрывающие оболочки включают влагонепроницаемые оболочки, выполняющие функции влагонепроницаемого барьера, и влагосвязывающие оболочки. Влагонепроницаемые оболочки функционируют за счет исключения проникновения влаги, например, путем образования оболочечного слоя, который в типичном случае не абсорбирует влагу и препятствует или задерживает скорость миграции влаги в гранулу. Влагосвязывающие оболочки в грануле поглощают или связывают влагу, причем как в виде свободной воды, так и воды гидратации, что препятствует или задерживает уровень или скорость транспорта влаги из окружающей среды в гранулу. Влагосвязывающие оболочки в типичном случае составляют по меньшей мере 35 вес.% от гранулы. Влагосвязывающие вещества указанных оболочек выполняют тепловую изоляцию активного агента и поглощают некоторое количество влаги, сохраняя ее в гидратирующем слое и не пропуская в ту часть гранулы, которая содержит активный агент. В случае влагосвязывающих оболочек, нанесенных на стабильные прочные гранулы, которые не содержат существенных количеств воды до паровой обработки, такие покрытия могут составлять примерно 25 вес.% от гранулы.

Влагонепроницаемые покрывающие оболочки в типичном случае включают гидрофобные вещества, такие как гидрофобные полимеры, например, такие как ПВА, ГПМЦ, обработанные кислотой гидроксипропил-крахмалы и окисленные крахмалы; белки, например концентраты молочной сыворотки и сывороточного белка; липиды, например лецитин; жиры и масла, жирные кислоты, латекс и камеди, например аравийскую камедь. Некоторые влагонепроницаемые барьеры, такие как ПВА и аравийская камедь, окисляются не очень быстро и в этой связи нашли применение за счет достижения, в случае их применения, химической стабильности, в том случае когда гранулы согласно настоящему изобретению хранят в виде негранулированных или нетаблетированных смесей, например в виде предварительных смесей, которые содержат хлорид холина. Вещества для влагосвязывающего покрытия в типичном случае представляют собой гидрофильные вещества, такие как углеводы и неорганические соли, включая гидратированные соли. Примеры влагосвязывающих веществ включают сульфат магния, сульфат натрия, мальтодекстрин, сульфат аммония, сахара, например сахарозу и нативный кукурузный крахмал.

Полимеры, используемые в защитных покрывающих оболочках, включают поливиниловый спирт (ПВА), полиэтиленгликоль, поливинилпирролидон, полиакрилаты, полиэтиленоксиды (ПЭО), полимолочную кислоту, поливинилхлорид, поливинилацетат, поливинилпирролидоны (ПВП), целлюлозные эфиры, альгинаты, желатин, модифицированные крахмалы и замещенные производные, гидролизаты и их сополимеры, такие как обработанный кислотой гидроксипропил-крахмал, такой как Pure®Cote^TM, гидроксипропилметилцелюлозу (ГПМЦ), метилцеллюлозу (МЦ), карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ) и этилцеллюлозу. Наиболее предпочтительные полимеры для использования в защитных покрывающих оболочках включают ПВА, модифицированный ПВА, описанные в патенте № 6872696, и модифицированную целлюлозу, такую как метилцеллюлоза и гидроксипропилметилцеллюлоза, описанные в PCT публикации № WO 99/51210, которые включены в настоящее описание полностью в качестве ссылок.

Углеводы, используемые в защитных покрывающих оболочках, включают мальтодекстрин, гидроксиметилцеллюлозу, модифицированные или нативные крахмалы, полученные из кукурузы, сорго, маранта, риса, пшеницы, ржи, ячменя, овса, картофеля, батата, тапиоки, маниока, саго, и сахара, включающие сахарозу, твердый кукурузный сироп, мелассу, глюкозу, фруктозу и лактозу.

Белки, используемые в защитных покрывающих оболочках, включают порошок молочной сыворотки, концентрат молочного белка, изолят сывороточного белка, казеинаты, концентрат и изолят соевого белка, зеин, альбумин и желатин.

Простые, сложные и дериватизированные липиды, которые могут использоваться в защитных покрывающих оболочках, включают воски (например, растительные, минеральные и синтетические воски, такие как карнаубский воск, канделилла, пчелиный воск, ушная сера, карнаубский воск, шеллок, парафин и микрокристаллические воски); лецитин (например, моно- и ди-глицериды); жирные кислоты (например, стеариновая, пальмитиновая, линолеиновая, олеиновая, масляная и арахидоновая жирные кислоты и натриевые, калиевые, кальциевые и цинковые соли); а также жиры и масла (например, гидрогенизированные или частично гидрогенизированные жиры и масла, такие как соевое масло, кукурузное, хлопковое, таловое масла, масло канолы и льняное масло). Предпочтительным липидом для использования в защитных покрывающих оболочках является лецитин.

Неорганические соли, используемые в защитных покрывающих оболочках, включают соли, такие как сульфат, цитрат, хлорид, карбонат, сульфит, фосфат, фосфонат и бикарбонат натрия, аммония, калия, кальция, магния и цинка. Предпочтительные соли включают сульфаты магния, натрия и аммония.

Камеди, которые могут использоваться в защитных покрывающих оболочках, включают аравийскую камедь, гуаровую камедь, агар-агар, трагакант, камедь из карайи, камедь из стручков рожкового дерева, карагинан, ксантановую камедь и альгинаты.

Защитные покрывающие оболочки согласно настоящему изобретению также могут включать пластификаторы, замасливатели, пигменты и порошки, такие как тальк, бентонит, каолин, кукурузный крахмал, силикат магния, карбонат кальция и хитозан.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения в типичном случае включают наличие одного слоя влагосвязывающего вещества, которое составляет по меньшей мере 55 вес.% от гранулы. В связи с тем, что способность влагосвязывающих оболочек захватывать и выделять воду имеет определенный предел, наносят относительно высокие уровни в случае однослойных покрытий. Альтернативно, одно или несколько влагосвязывающих веществ могут быть нанесены в виде двух слоев. Другие варианты осуществления настоящего изобретения включают наличие защитных покрытий, в которых используются как влагосвязывающие вещества, так и влагонепроницаемые вещества. В указанных вариантах осуществления настоящего изобретения количество влагосвязывающего вещества может быть ниже и составлять по меньшей мере примерно 25 вес.% от гранулы, а влагонепроницаемое вещество может составлять примерно от 2 вес.% до 25 вес.% от гранулы. При использовании влагосвязывающих веществ и влагонепроницаемых веществ удается объединить защитные механизмы и в типичном случае снизить стоимость, в частности, за счет влагонепроницаемых веществ. Влагонепроницаемые вещества, в частности пленкообразующие вещества, могут подвергаться механическим повреждениям, которые, в том случае, если указанные вещества используются в виде одного тонкого покрытия, могут привести к потере защитных свойств для активного агента; тогда как сочетание позволяет использовать оба вида веществ в меньших количествах, чем это требовалось бы, если бы каждое из указанных веществ использовалось поодиночке. При использовании такого сочетания вполне вероятно, что некоторые повреждения влагонепроницаемого слоя могут быть допустимы в связи с наличием влагосвязывающего вещества. Как описывалось выше, сочетание указанных веществ в особенности приемлемо в связи с тем, что такое сочетание позволяет достичь химической стабильности, при сохранении активности в тех случаях, когда гранулы хранят в виде негранулированных смесей.

В случае гранул, прошедших обработку на стадии теплового отжига, количество влагосвязывающего вещества может быть снижено по меньшей мере примерно на 20 вес.% от гранулы, поскольку объединенный влагонепроницаемый слой является более ровным и целостным и меньше подвергается механическому повреждению.

Способы согласно настоящему изобретению в дополнение к способам применительно к получению стабильных прочных гранул включают смешивание гранул с негранулированными кормовыми смесями и хранение полученных смесей. Дополнительные способы включают паровую обработку полученных смесей и/или гранулирование полученных смесей. При этом, разумеется, стабильные прочные гранулы согласно настоящему изобретению также могут храниться как в виде одного продукта, так и в смеси с кормовым продуктом или в гранулированном виде, при желании.

Ниже даны примеры, которые не следует трактовать как ограничивающие.

ПРИМЕРЫ

В приведенной ниже таблице 1 указан перечень ингредиентов и сокращений, использованных в примерах.

В таблице 2 показаны примерные композиции из множества стабильных прочных гранул согласно настоящему изобретению, а также ряда гранул, для которых не отмечается наличия по меньшей мере 50% восстановления активности активного агента в конкретных условиях гранулирования.

ПРИМЕР 1. ПОЛУЧЕНИЕ ГРАНУЛ, ОПИСАННЫХ В ТАБЛИЦЕ 2

Все гранулы, приведенные в таблице 2, за исключением гранулы № 1, представляют собой гранулы, которые были получены способом с использованием псевдоожиженного слоя, описанного в патенте США № 5324649. Способ, проводимый с использованием псевдоожиженного слоя, приводит к ожижению веществ ядра в устройстве Vector FL-1 (производство компании Vector Corp. Marion, IA США), в устройствах Glatt3 или Uniglatt (оба производятся компанией Glatt Air Techniques, Binzen, Германия). Смесь фермента/сахара/крахмала наносят путем распыления в виде покрытия на ядерное вещество. Затем последовательно распыляют на ферментный слой с получением одной или нескольких покрывающих оболочек и оставляют сушиться.

Например, композиция гранулы № 3 может быть получена следующим образом.

В аппарат для нанесения покрытия с использованием верхнего распыления в псевдоожиженном слое Glatt3 вводят просеянные кристаллы сульфата натрия до размеров 45/+140 меш и ожижают с использованием температуры нагретого псевдоожиженного слоя. Концентрат ксиланазы из Trichoderma reesei, полученный после ультрафильтрации, смешивают с кукурузным крахмалом и сахарозой и распыляют на кристаллы. Раствор содержит примерно 33% сухих веществ. Вес готовой партии составляет 4000 граммов.

В приборе для нанесения покрытия с помощью распыления Vector FL-1 влагосвязывающее вещество в виде раствора сульфата натрия распыляют на 833 грамма описанного выше вещества. Температура псевдоожиженного слоя составляет 50°С. Вес готовой партии составляет 2500 граммов.

Получение гранулы № 1 также включает стадию теплового отжига, в ходе которой гранулы нагревают до температуры, достаточной для того, чтобы превысить температуру стеклования (Tg) вещества карнаубского воска, и затем проводят медленное охлаждение с получением затвердевшего слоя в виде стекловидного воска.

ПРИМЕР 2. ПОЛУЧЕНИЕ ОБРАЗЦОВ МЯКОТИ С ГРАНУЛАМИ И СПОСОБ ГРАНУЛИРОВАНИЯ

В таблице 2 описаны три разные композиции корма, а также способы гранулирования, используемые для получения шариков с гранулами. К кормовым композициям добавляют относительно высокие дозировки гранул для целей оптимизации процедуры тестирования оставшейся активности активного агента.

Размол №1

Выбранные гранулы, описанные в таблице 2, смешивают с кормовой композицией. Кормовая композиция имеет следующий состав:

75 вес.% кукурузная мука (обогащенная желтозерная кукурузная мука без зародышей, № 50956, Generаl Mills Operations, Minneapolis, MN) и

25 вес.% соевая мука (Pro Soybean meal, Cargill Oilseed Co., Cedar Rapids, IA).

12 кг указанной выше кормовой смеси объединяют с каждым из имеющихся образцов гранул (в дозе по 5 г/кг кормовой композиции) и перемешивают их в большом смесителе Hobart (модель D-300T, Troy OH) в течение 8 минут. Примерно 150 г каждого образца оставляют в виде образца мякоти либо в виде негранулированной кормовой смеси. Каждую партию затем распределяют на три подпартии весом 4 кг и гранулируют в дробилке в трехкратном режиме.

Используемая для данной цели дробилка представляет собой аппарат CPM модель CL5 (California Pellet Mill Co., Crawfordsville, IN). Температура парового кондиционера контролируется количеством пара, подаваемого под давлением 1,36 атмосфер. Температуру кондиционирования мякоти, измеряемую перед ее вводом в дробилку, поддерживают на уровне 89-90°С. Измерения температуры проводят с использованием термометра и термопары типа «J» (OMEGA Engineering, Inc. Stamford, CT). Время нахождения в кондиционере составляет примерно 5 секунд. Размеры матрицы составляют 12,7 см - внутренний диаметр, 17,8 см - внешний диаметр, 4,7 см - диаметр отверстия. Пресс-гранулятор включают для работы в непрерывном режиме и образцы последовательно пропускают через гранулятор, отделяя их обработку пропусканием примерно 2 кг смеси кукурузной муки/сои в промежутке между образцами. Примерно через одну минуту после добавления исследуемой мякоти в кондиционер и стабилизации температуры кондиционера до нужных показателей собирают с 30-секундными интервалами примерно 1 кг шариков для каждого образца. Собранные шарики держат в условиях окружающей температуры в течение 30 секунд и затем охлаждают в воздушном охладителе в течение 2-3 минут до комнатной температуры.

Размол №2

Согласно композиции, приведенной в таблице 2, получают прочные гранулы, которые подвергают гранулированию с кормовой композицией на основе кукурузной и соевой муки. Кормовая композиция имеет следующий состав: 61,2 вес.% кукурузной муки, 31,6 вес.% соевой муки, 3,0 вес.% мясной и костной муки, 2,5 вес.% соевого масла, 1,3 вес.% известняка, 0,28 вес.% соли и 0,08 вес.% метионина. В случае каждого варианта исследуемых гранул объединяют от 370 до 2000 граммов гранул, в зависимости от типа фермента и его активности, с 450 кг кормовой композиции без масла и перемешивают в плунжерном смесителе в течение 2 минут. Затем добавляют соевое масло и образец перемешивают еще в течение 3 минут. Используют пресс-гранулятор, модель Master производства California Pellet Mill. Диаметр отверстия в матрице составляет 4,5 мм. Обычно используют скорость подачи 780 кг в час. Температуру в паровом кондиционере регулируют вручную и измеряют на выходе продукта из кондиционера. Используют две температуры кондиционирования: 85°С и 95°С. Время нахождения смеси в кондиционере составляет примерно 30 секунд. По достижении заданной температуры систему включают примерно на 5 минут до отбора образца. Отбирают образцы гранулированного корма весом примерно 5 кг и охлаждают, распределяя их на лотках с сетчатым дном.

Размол №3

Полученные прочные гранулы формуют в шарики с кормовыми композициями на основе пшеничной и соевой муки или пшеничной и ячменной муки. Кормовая композиция имеет следующий состав: 60% пшеничной муки, 31,5% соевой муки, 4% соевого масла, 1,5% фосфата дикальция, 1,23% витаминно-минеральной предварительной смеси, 1,2% известняка, 0,4 вес.% соли и 0,2% DL метионина; или 60% пшеничной муки, 30% ячменной муки, при использовании двух температур для кондиционирования: 90°С и 95°С. Для каждого из вариантов исследуемых гранул объединяют от 200 до 500 граммов гранул, в зависимости от типа и активности фермента, со 160 кг кормовой смеси и перемешивают в горизонтальной ленточно-винтовой мешалке в течение примерно 15 минут. Для измельчения используют пресс-гранулятор одновальцового типа Simon Heesen, содержащий матрицу с внутренним диаметром 17,3 см, при диаметре отверстия для гранулята 3 мм. Скорость работы матрицы составляет 500 об/мин, где указанная матрица приводится в действие мотором мощностью 7,5 кВт. Обычно скорость подачи составляет 30 кг в час. Температуру в паровом кондиционере поддерживают на уровне ±0,1 градус Цельсия, при измерении на выходе кормовой смеси из кондиционера. Кондиционер представляет собой смешивающее устройство каскадного типа. Используют три температуры кондиционирования: 85°С, 90°С и 95°С. Давление пара на входе составляет 2 атмосферы, и температуру в кондиционере контролируют вручную с помощью трех клапанов, которые регулируют подачу пара. Время нахождения смеси в кондиционере составляет примерно 30 секунд. При достижении заданной температуры систему включают примерно на 5-10 минут до отбора образца. Образцы гранулированного корма отбирают с 1-1,5-минутными интервалами в количестве 5-7,5 кг и сразу помещают в холодильный бокс с перфорированным дном, через которое пропускают поток воздуха со скоростью 1500 кубических метров в час. После охлаждения в течение 15 минут образцы дважды подвергают измельчению с использованием сепаратора и отбирают для лабораторного анализа 1 кг.

ПРИМЕР 3: ИЗМЕРЕНИЕ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ АКТИВНОСТИ

Определение активности фермента

При определении активности фермента после гранулирования образцы мякоти и гранулированные образцы перемалывают в течение 30 секунд в домашней мельнице для кофейных зерен (модель 203-42, Krups North America Inc., Madford MA) и проводят тест для определения ферментативной активности описанным ниже способом. Альтернативно, образцы перемалывают в центрифужной мельнице ZM-200, присоединенной к ситу размером 1 мм (Retsch GmbH, Германия).

Расчет процента восстановленной активности

Для каждого исследуемого варианта проводят определение активности в образцах мякоти и соответствующих гранулированных образцах. Процент восстановленной активности рассчитывают следующим образом.

Тест на активность фермента фитазы проводят по официальной методике Ассоциации химиков-аналитиков АОАС 2000.12 (Association of Analytical Chemists, описанной в «Determination of phytase activity in feed by a colorimetric enzymatic methods: collaborative interlaboratory study». Engelen AJ, van der Heeft FC, Randsdorp PH, Somers WA, Schaefer J, van der Vat BJ, J AOAC Int. 2001 May-Jun; 84(3): 629-33). В общих чертах указанный тест состоит в том, что измельченные образцы экстрагируют смесью 220 мМ тригидрата ацетата натрия, 68,4 мМ дигидрата хлорида кальция, 0,01 Твин 20, pH 5,5. Полученный супернатант подвергают анализу. В данном тесте определяют уровень высвобождения неорганического фосфата из фитата риса в течение 60 минут при pH 5,5 и температуре 37°С. Реакцию останавливают использованием кислого реагента на основе молибдата/ванадата и уровень фосфата количественно определяют по интенсивности окрашивания желтого ванадомолибдофосфорного комплекса.

Тест на активность ксиланазы проводят с использованием набора Xylanase Assay Kit (Xylazyme AX Format), номер по каталогу: № K-XYLS Megazyme International Ireland Ltd., Wicklow, Ирландия). Используемые для теста вещества включают одноразовые стеклянные пробирки размером 16×125 мм для культуры клеток; буфер для экстракции: 100 мМ MES-натриевый солевой буфер, pH 6,0; буфер для тестирования: 25 мМ натрий-фосфатный буфер, pH 6,0; раствор для блокирования реакции: 20 г NaPO₄×12H₂O в 1 литре воды MilliQ; полистироловые колбы для культуры ткани объемом 225 мл (Corning Incorporated-Life Sciences Big Flats, New York). 6-12 г измельченной кормовой смеси экстрагируют с использованием 120 мл буфера для экстракции в колбе для культуры ткани в течение 1 часа при температуре 20-25°С при встряхивании на угловом шейкере со скоростью 100 об/мин. Образцы далее центрифугируют при 2000 g в течение 1 минуты и супернатант подвергают тестированию. Для проведения теста 20-100 мкл супернатанта кормовой композиции разбавляют в 500 мл буфера для тестирования в культуральных пробирках и уравновешивают в водяной бане при 40°С в течение 10 минут. Затем одну таблетку субстрата помещают в каждую из культуральных пробирок и образцы инкубируют еще в течение 10 минут при температуре 40°С. Далее к каждой пробирке добавляют по 10 мл раствора для остановки реакции. Образцы подвергают перемешиванию в вихревом смесителе и затем фильтруют через фильтровальную бумагу ватман №1. Поглощение фильтрата определяют на спектрофотометре при длине волны 590 нм. Спектрофотометр вначале устанавливают на нулевое значение с использованием слепой пробы, полученной при объединении 20-100 мкл супернатанта кормовой композиции, 500 мкл буфера для тестирования и 10 мл раствора для остановки реакции. Затем добавляют 1 таблетку субстрата, после чего проводят перемешивание в вихревом смесителе и фильтрование так же, как и в случае образцов. Интерференция некоторых компонентов кормовой композиции может оказать воздействие на результат тестирования. Для корректировки возможной интерференции строят стандартные кривые для кормовой композиции. Добавляют безоболочные гранулы ксиланазы к мякоти в слепой пробе и к шарикам в слепой пробе в варьирующих количествах. Спайковые образцы мякоти и шариков измельчают и экстрагируют так же, как было описано выше. На основе серии экстрактов строят стандартные кривые и для мякоти, и для шариков.

Тест на бета-глюканазу проводят с использованием набора для тестирования бета-глюканазы (Beta-Glucazyme Tablet format) номер по каталогу No: T-BGZ200, Megazyme International Ireland Ltd., Wicklow, Ирландия). Материалы для тестирования включают одноразовые культуральные стеклянные пробирки размером 16×125 мм; буфер для экстракции и буфер для тестирования: 25 мМ натрий-ацетатный буфер; раствор для остановки реакции включает: 2% NaPO₄×12H₂O в 1 литре воды MilliQ; стеклянные стаканы объемом 140 мл. 10 граммов растертого корма экстрагируют 100 мл буфера для экстракции при перемешивании в стакане в течение 1 часа при температуре 20-25°С. Далее образцы центрифугируют при 2000 g в течение 1 минуты и супернатант подвергают тестированию. Для проведения теста 20-100 мкл супернатанта кормовой композиции разбавляют в 500 мкл с использованием буфера для тестирования в культуральных пробирках и уравновешивают в водяной бане при температуре 40°С в течение 10 минут. Затем в каждую из культуральных пробирок помещают одну таблетку субстрата и образцы инкубируют еще в течение 10 минут при температуре 40°С. К каждой пробирке добавляют по 10 мл раствора для остановки реакции. Образцы недолго перемешивают в вихревом смесителе и затем фильтруют через фильтровальную бумагу ватман №1. Поглощение фильтрата определяют на спектрофотометре при длине волны 590 нм. Спектрофотометр вначале устанавливают на нулевое значение с использованием слепой пробы, полученной при объединении 20-100 мкл супернатанта кормовой композиции, 500 мкл буфера для тестирования и 10 мл раствора для остановки реакции. Затем добавляют 1 таблетку субстрата, после чего проводят перемешивание в вихревом смесителе и фильтрование таким же образом, как это делалось с образцами. Строят стандартные кривые при проведении тестирования серии разведений фермента буфером для тестирования.

РЕЗУЛЬТАТЫ ОЦЕНКИ ОСТАВШЕЙСЯ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ АКТИВНОСТИ

Использованный размол шариков может быть разделен на две группы. Размол № 1 представляет собой размол, сделанный в лабораторном масштабе, который представляет собой значительно более жесткий размол, чем это происходит обычно в коммерческом варианте. Указанная жесткость связана с большим количеством пара, который направляется на относительно небольшую порцию мякоти в сочетании с тем фактом, что обрабатываемая кормовая смесь не содержит масла, которое обычно используется для смазывания корма при его пропускании через матрицу, тогда как размолы №2 и №4 рассматриваются как более репрезентативные продукты для коммерческих условий.

Результаты оценки уровня оставшейся активности в исследуемых гранулах показаны в таблице 3. Гранулы согласно настоящему изобретению, которые не рассматриваются как стабильные прочные гранулы, представляют собой гранулы с №№ 10, 12, 13, 14, 15, 16, 21 и 25, которые демонстрируют менее чем 30% восстановленной активности. Указанные гранулы содержат ядро, покрытое слоем энзиматического матрикса, где указанное покрытое оболочкой ядро составляет более чем примерно 50 вес.% от всей гранулы. Большая часть указанных нестабильных гранул содержит лишь один защитный покрывающий слой из влагонепроницаемого вещества, такого как карнаубский воск или этилцеллюлоза, ГПМЦ или масло канолы. Не ограничивая себя какой-либо конкретной теорией и учитывая, что указанные гранулы могут демонстрировать более чем 50% оставшейся активности от активного агента при температуре 70-85°С, следует полагать, что низкая термостабильность указанных гранул в условиях тестирования относительно стабильных прочных гранул может быть связана с наличием материалов покрытия в виде относительно тонких слоев, включающих, в пяти примерах, от 2,0 до 17,0 вес.% от гранулы, и/или с наличием конкретного, используемого для покрытия агента. Так, например, гранула № 10 включает один слой материала покрытия, который представляет 50 вес.% влагонепроницаемого вещества (карнаубский воск); а гранула № 25 включает два защитных слоя влагонепроницаемого покрытия, которые в совокупности составляют 32 вес.% от гранулы.

В частности, стабильные прочные гранулы согласно настоящему изобретению включают гранулы с номерами 4, 8, 17, 18, 19, 20, 26, 28, 29, 31 и 32, которые, все, характеризуются наличием более чем 70% восстановленной активности ксиланазы при гранулировании в условиях температуры 90°С в течение примерно 5 секунд. Дополнительно, гранулы 26, 31 и 32 демонстрируют более чем 90% восстановленной активности фитазы при гранулировании в диапазоне температур от 85°С до 95°С в течение примерно 30 секунд. Гранулы 28 и 29 демонстрируют более чем 90% сохраненной активности термостабильной ксиланазы в ферментной смеси и сохраняют 70%-90% активности термолабильной бета-глюканазы при гранулировании в условиях температур от 85°С до 95°С в течение 30 секунд. Указанные стабильные прочные гранулы, содержащие активный агент, который по природе не является термостабильным, представляют собой: 1) либо гранулы, покрытые одним толстым защитным слоем влагосвязывающего вещества, либо 2) гранулы, покрытые двумя или тремя защитными слоями, где по меньшей мере один из слоев представляет собой влагосвязывающее вещество и другой слой представляет собой влагонепроницаемое вещество.

В основном, в том случае, когда влагосвязывающие вещества наносят в виде отдельных слоев, такое покрытые должно включать по меньшей мере примерно 55% от гранулы для обеспечения соответствующей термозащиты; и когда количество влагосвязывающего вещества снижается до уровня менее чем 55% при использовании отдельного слоя, процент удержанной активности падает менее чем до 50%. Однако в том случае, когда влагосвязывающие вещества используют в сочетании с влагонепроницаемыми веществами, водно-гидратирующий защитный слой может снижаться по меньшей мере до примерно 25 вес.% от гранулы, а влагонепроницаемое вещество может составлять примерно от 2 вес.% до 40 вес.% от гранулы.

Другие примеры стабильных прочных гранул согласно настоящему изобретению включают гранулы с номерами 1, 2, 3, 5, 6, 7, 9, 11, 22, 23, 27, 30 и 33, которые, все, демонстрируют более чем 50% восстановленную активность ксиланазы или фитазы, при гранулировании в условиях температуры 90°С в течение 5 секунд в диапазоне температур от 85°С до 95°С в течение 30 секунд. Как можно видеть из приведенных результатов, одна неорганическая соль в наружном или внутреннем покрытии обеспечивает хорошую защиту для фермента и дополнительно повышенную защиту при объединении с влагонепроницаемыми покрытиями. Как указывалось выше, гранула №1 была получена с использованием стадии теплового отжига и считается, что добавление стадии теплового отжига повышает барьерные свойства влагонепроницаемых веществ, таких как полимеры, белки, липиды, что приводит к снижению количества влагонепроницаемого вещества, необходимого для обеспечения термостабильности. В том случае, когда гранулу, по другим показателям идентичную грануле №1, получают без стадии теплового отжига, восстановленная активность составляет 35%. Результаты тестирования гранул 2, 3 и 22 показывают, что могут использоваться разные вещества ядра без ухудшения стабильности гранулы.

Результаты тестирования гранулы 3 показывают, что достигается 70% восстановление ферментативной активности при проведении гранулирования как в течение 5 секунд, так и в течение 30 секунд. Результаты тестирования гранулы 11 демонстрируют более чем 50% восстановление активности ксиланазы при гранулировании в диапазоне температур от 80°С до 95°С в течение примерно 30 секунд и восстановление более чем 80% активности фитазы при проведении гранулирования в диапазоне температур от 85°С до 95°С в течение примерно 30 секунд. Результаты тестирования гранулы 23 демонстрируют более чем 60% восстановление активности фитазы при проведении гранулирования в течение 5 секунд при температуре 90°С; восстановление более чем 50% активности ксиланазы при проведении гранулирования в диапазоне температур от 85°С до 95°С в течение примерно 30 секунд и восстановление более чем 80% активности фитазы при проведении гранулирования в диапазоне температур от 85°С до 95°С в течение 30 секунд.

ПРИМЕР 4: ПРЯМОЙ ТЕСТ С ПАРОВОЙ ОБРАБОТКОЙ

Порции мякоти весом 100 граммов, которая включает 75% кукурузной муки и 25% сои, используют для получения дозированных гранул, содержащих фитазу из E. coli, при уровне включения 1,25 г гранул на 1 килограмм мякоти. Образцы мякоти упаковывают в мешки из сырной салфетки и подвергают обработке паром в течение 20 секунд, помещая пакеты в воронку, на дно которой подается пар под давлением 30 фунт/дюйм². После обработки паром образцы охлаждают до температуры окружающей среды и оставляют сушиться в течение ночи, и затем тестируют на наличие активности фитазы. Определяют и регистрируют процент восстановленной активности обработанных паром образцов в сравнении с необработанной мякотью.

Единственным типом гранул, которые по результатам тестирования не обладали устойчивостью к паровой обработке, в условиях данного теста, были гранулы №25, которые характеризовались менее чем 35% восстановленной активностью после обработки паром. Стабильные прочные гранулы согласно настоящему изобретению представляют собой гранулы с №№ 5 и 23, которые демонстрировали восстановление более чем 50% активности после обработки паром.

ПРИМЕР 5: ТЕСТ НА БИОДОСТУПНОСТЬ ГРАНУЛ В ГРАНУЛИРОВАННОМ КОРМОВОМ ПРОДУКТЕ

Стабильные прочные гранулы согласно настоящему изобретению подвергают тестированию для определения биодоступности фермента, выполняющего функцию активного агента, с использованием тестов на биодоступность, таких как определение биодоступности фитазы, описанное в WO 00/47060; тесты на биодоступность, описанные в материалах Симпозиума по исследованию ферментов в корме для животных (Enzymes in Animal Nutrition, Proceedings of 1^st Symposium, Kartause Ittingen, Switzerland, October 13016, 1993); а также тесты на биодоступность, описанные в патентах Chemgen.

Стабильные прочные гранулы согласно настоящему изобретению подвергают анализу после гранулирования для определения биодоступности у кур-бройлеров, которые получают коммерчески доступный рацион.

Материалы и методы

Исследуемые ферменты, гранулы и пищевые рационы включают один фермент Phyzyme® XP (6-фитаза; E.C.3.1.3.26), а также ПВА-покрытые и покрытые аравийской камедью (GA) стабильные гранулы согласно настоящему изобретению, включающие фермент Phyzyme XP (см. таблицу 4). Исследуемые ферменты и гранулы скармливают курам-бройлерам либо в виде мякоти, включенной в рацион, либо в виде гранулированного продукта (полученного при температуре 90°С), включенного в рацион. Использованные в эксперименте рационы включают: положительный контроль (коммерческий рацион), отрицательный контроль, отрицательный контроль + 500 Ед/кг Phyzyme® XP, отрицательный контроль + 500 Ед/кг ПВА-покрытая фитаза, отрицательный контроль + 500 Ед/кг GA-покрытая фитаза, отрицательный контроль + 500 ПВА-покрытая фитаза, гранулированная при температуре 90°С, и отрицательный контроль + 500 Ед/кг GA-покрытая фитаза, гранулированная при температуре 90°С. За исключением содержания кальция и фосфора, все диеты были изокалоричными и изонитрогенными (таблица 6). Содержание кальция и доступного фосфора в диетах положительного и отрицательного контроля составляло 0,90% и 0,78%, а также 0,37% и 0,26% соответственно. К рационам добавляют диоксид титана (0,10%) в качестве неперевариваемого маркера, который помогает оценить уровень переваривания пищевых компонентов. Экспериментальные диеты были произведены компанией ADAS Gleadthorpe в соответствии с коммерческой спецификацией и далее оставлены и хранились в условиях охлаждения в компании ADAS Gleadthorpe. Образцы фермент-содержащих дополнительных смесей (25 г), зерновую смесь (250 г), соевую муку (250 г) и образец каждого из рационов (250 г) направляют в Службу по оценке содержания пищевых ферментов в кормовых продуктах (Danisco Animal Nutrition Enzymes Feed Services, Edwin Rahrs Vej 38, DK-8220 Bradrand, Дания). Все образцы кормового продукта тестируют перед скармливанием животным на наличие фитазы.

Экспериментальные животные и режим тестирования

В эксперименте используют самцов бройлеров Ross 308 в возрасте от 0 до 21 дней с использованием, в режиме экспериментальных повторов, восьми загонов для исследований, где в каждом загоне содержится по 30 птиц. Кур-бройлеров помещают случайным образом в коробки перед взвешиванием и случайным образом распределяют по экспериментальным загонам. Каждый загон содержит одну трубу с питанием, и птицы получают свободный доступ к воде через выступ в устройстве для питья (4 на загон) и свободный доступ к корму в течение всего времени эксперимента. Высоту устройств для питья регулярно корректируют до уровня спины птиц. В загон вносят чистую древесную стружку на глубину 5 см. Загон обрабатывают теплым воздухом, и целевой температурный режим в системе разведения составляет 31°С для суточных петушков, который снижают через день на 1°С до достижения 21°С в 21-й день. Минимальная скорость вентиляции автоматически рассчитывается для подачи 1,9×10⁴ м³ воздуха в секунду на кг^0,75 веса тела, где указанная скорость поддерживается одной вентиляционной установкой размером 610 мм, регулируемой контрольной панелью Farm-Ex Diacam. Режим освещения составляет 23 часа светового дня и 1 час темнового дня. Интенсивность света снижают от доступного максимума для суточных петушков (40-60 люкс) до интенсивности, составляющей примерно 10 люкс, для 10-дневных петушков. Относительную влажность отслеживают ежедневно с использованием регистрирующего устройства Tinytalk©. Цыплят вакцинируют с использованием IB H120 и 50% Avineu (ND) на инкубаторной станции.

Поступление пищи/вес тела

Усвоение пищи определяют в период от 0-го до 21-го дня. Потребленный корм в каждом загоне определяют путем взвешивания количества корма, оставшегося в конце определенного периода, и вычитания его из внесенного количества. Птиц взвешивают группами в загоне в соответствии с возрастом. К 21-му дню всех птиц во всех загонах взвешивают в составе групп. Определяют общий вес всех птиц в каждом загоне и вычисляют среднее значение. Всех умерших птиц взвешивают с регистрацией соответствующих подробностей, а всех ослабленных птиц или птиц, не способных подойти к корму и воде, выбраковывают и выводят из исследования, указывая причину.

Костная зола из большой берцовой кости

К 21-дневному возрасту отбирают 2 птиц из каждого загона, умерщвляют сворачиванием шеи и отбирают левую лапу. Большую берцовую кость рассекают и направляют в лаборатории Woodthorne, Wolverhampton для озоления, с учетом загонов, из которых были отобраны птицы. Все данные анализируют с использованием общих линейных моделей в SAS (SAS Inst. Inc., Cary, NC). При выявлении значимых различий проводят тест Дункана для сравнения индивидуальных экспериментальных значений.

Результаты и обсуждение

В анализируемых экспериментальных рационах фитазная активность составляла <50, <50, 563, 467, 558 FTU/кг (ПВА-покрытая фитаза) и 554 и 440 (GA-покрытая фитаза), для положительного контроля, отрицательного контроля, отрицательного контроля + 500 Ед/кг Phyzyme® XP, отрицательного контроля + 500 Ед/кг ПВА-покрытая фитаза и GA-покрытая фитаза, и отрицательного контроля + 500 Ед/кг ПВА-покрытая фитаза и GA-покрытая фитаза, гранулированных при температуре 90°С, соответственно (таблица 5), что указывает на то, что активность и ПВА-покрытой фитазы, и GA-покрытой фитазы не разрушается при гранулировании в условиях 90°С.

Птицы, которым скармливали рационы с добавкой 500 Ед/кг ПВА-покрытой фитазы и GA-покрытой фитазы, гранулированных при 90°С, были тяжелее на 21-й день, чем птицы, которым скармливали рацион, выполнявший функцию положительного контроля, отрицательного контроля и отрицательного контроля + 500 Ед/кг Phyzyme® XP (таблица 7). Птицы, которым скармливали рацион отрицательного контроля, потребляли меньше корма, чем птицы, которым скармливали рацион с добавкой 500 Ед/кг ПВА-покрытой фитазы и GA-покрытой фитазы, гранулированных при температуре 90°С (таблица 8). Птицы, которым скармливали рацион с мякотью с добавкой 500 Ед/кг Phyzyme® XP и ПВА-покрытой фитазы и GA-покрытой фитазы, не демонстрировали значимых различий с положительным контролем. Указанные рационы, содержавшие добавки 500 Ед/кг ПВА-покрытой фитазы и GA-покрытой фитазы, гранулированных при температуре 90°С, характеризовались лучшим коэффициентом конверсии корма в 21-й день, чем в случае птиц, которым скармливали рацион отрицательного контроля + 500 Ед/кг Phyzyme® XP и рацион положительного контроля (таблица 9). Уровень зольного содержания в большой берцовой кости был наименьшим у птиц, которым скармливали рацион отрицательного контроля, в сравнении со всеми другими вариантами эксперимента. У птиц, которым скармливали рацион позитивного контроля и рацион с добавкой фитазы, отмечался сходный уровень зольного содержания в большой берцовой кости (таблица 9).

Тестирование фитазы в виде Phyzyme® XP или при нанесении ПВА-покрытия или GA-покрытия проводят как и в случае тестирования рациона положительного контроля при скармливании в виде мякоти. В том случае, когда ПВА- или GA-покрытую фитазу добавляют к коммерческим рационам, гранулированным при температуре 90°С, восстановление продукта сохранялось на уровне негранулированного продукта, и характеристики были по меньшей мере столь же хорошими или даже лучше, чем в случае положительного контроля. Полученные результаты показывают, что нанесение на ферменте покрывающей оболочки с использованием ПВА или GA повышает его термостабильность при проведении гранулирования при 90°С без потери биологической эффективности у бройлеров, которым скармливали коммерческие кормовые продукты.

ПРИМЕР 6: ФЕРМЕНТНАЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СМЕСЬ И СТАБИЛЬНОСТЬ ГРАНУЛИРОВАННОГО КОРМА

Гранулы, содержащие фитазу, полученные на основе композиций согласно таблице 2, которые содержат либо ПВА-покрытие, либо покрытие на основе аравийской камеди и влагосвязывающее покрытие, смешивают с глиной (сепиолитом) или стандартной витаминно-минеральной предварительной смесью для бройлеров при наличии или в отсутствие хлорида холина. При смешивании используют соотношения 100 граммов гранул на 900 граммов глины (сепиолит) или 100 граммов гранул на 500 граммов витаминно-минеральной предварительной смеси. Образцы хранят в запечатанных контейнерах при температуре 35°С в течение 3 недель и затем гранулируют, как было описано выше применительно к размолу № 3. В качестве экспериментального контроля используют гранулы, которые не хранились в виде предварительной смеси, а выдерживались в условиях окружающей среды в течение 3 недель.

В таблицах 11 и 12 показан процент восстановленной активности фитазы в указанных смесях после гранулирования при температуре 90°С и при температуре 95°С. Было показано, что гранулы, смешанные с сепиолитом или с витаминно-минеральными предварительными смесями, характеризуются значительно более высокой восстановленной активностью после гранулирования.

Не ограничивая себя рамками определенной теории, следует полагать, что глина и витаминно-минеральная предварительная смесь обладают способностью захватывать воду и при хранении со стабильными гранулами абсорбируют остаточную влажность из гранул. Таблица 13 иллюстрирует данный эффект, где приведены результаты эксперимента, в котором гранулы и сепиолит хранят в контейнерах, расположенных бок о бок с закрытой камерой. Активность воды в гранулах и сепиолите измеряют до эксперимента и через 7 дней хранения при температуре 25°С. При хранении сепиолит абсорбирует воду из гранул до достижения равновесия в системе. По окончании периода хранения гранулы демонстрируют сниженную активность воды, тогда как в сепиолите отмечается повышение активности воды.

ПРИМЕР 7: СТАБИЛЬНОСТЬ ПРИ ХРАНЕНИИ С НАЛИЧИЕМ ХЛОРИДА ХОЛИНА

Хлорид холина или хлорид N-(2-гидроксиэтил)триметиламмония представляет собой важную кормовую добавку, витаминный компонент, применяемый в птицеводстве, свиноводстве и при разведении других животных. Хлорид холина представляет собой реакционную молекулу, которая по известным данным оказывает деструктивный эффект на другие витамины и ферменты. Хлорид холина зачастую включают в состав предварительных смесей и основных смесей. Максимальные уровни, используемые в предварительных смесях, составляют 74800 мг/кг - в свиноводстве и 150000 мг/кг - в птицеводстве. При этом типичные уровни этого соединения в основных смесях, используемых в корме для свиней, составляют примерно 966-1282,9 мг/кг.

Было показано, что стабильные прочные гранулы согласно настоящему изобретению сохраняют ферментативную активность при хранении в присутствии хлорида холина. Гранулы, содержащие фитазу, которые были получены на основе композиций, включающих ПВА или аравийскую камедь, а также влагосвязывающее вещество, смешивают со стандартной витаминно-минеральной предварительной смесью для бройлеров с включением хлорида холина или в его отсутствие. При смешивании используют следующее соотношение: 100 граммов гранул добавляют к 500 граммам витаминно-минеральной предварительной смеси. Образцы хранят в запечатанных контейнерах при температуре 35°С в течение 3 недель и затем оценивают активность фитазы с использованием указанной выше процедуры тестирования. Контроль в данном эксперименте включает гранулы, которые не хранились в составе предварительной смеси, а выдерживались при температуре 35°С в течение 3 недель. В таблицах 14 и 15 приведены результаты определения активности смесей до и после хранения, а также процент изменения активности. Ни в одном из образцов не было выявлено существенного снижения активности после хранения. Ошибка данного теста, включая ошибку отбора образцов, экстракции и определения активности, составляет примерно 15%.

ПРИМЕР 8: ВЛИЯНИЕ АКТИВНОСТИ ВОДЫ НА СТАБИЛЬНОСТЬ ГРАНУЛИРОВАННОГО КОРМА

Гранулы с фитазой получают в соответствии с процедурой получения композиции, содержащей ПВА-покрывающую оболочку и/или слой покрытия с неорганической солью, в рамках способа, включающего обработку в псевдоожиженном слое, как было указано выше. Может быть включена дополнительная стадия сушки, если активность воды в гранулах превышает 0,5 после обработки, так чтобы в процессе нанесения покрытия по процедуре псевдоожиженного слоя или с использованием другого подходящего способа гранулы могли быть высушены до достижения активности воды <0,5. Результаты, приведенные в таблице 16, показывают, что оставшаяся после гранулирования активность повышается в том случае, когда активность воды менее чем 0,5.

Реферат

Изобретение относится к области кормопроизводства, в частности для получения стабильных гранул. Стабильная прочная гранула в кормовых композициях содержит ядро, по меньшей мере один активный агент и по меньшей мере одно покрытие. Активный агент в грануле сохраняет по меньшей мере 50% активности, или по меньшей мере 60% активности, или по меньшей мере 70% активности, или по меньшей мере 80% активности после одного или нескольких воздействий, выбранных из: a) способа гранулирования корма, b) способа предварительной обработки корма при нагревании паром, c) хранения, d) хранения в качестве ингредиента в составе негранулированной смеси и e) хранения в качестве ингредиента в составе основной кормовой смеси или предварительной кормовой смеси, включающих по меньшей мере одно вещество, выбранное из следовых количеств минералов, органических кислот, восстановленных сахаров, витаминов, хлорида холина и веществ, которые приводят к подкислению или подщелачиванию основной кормовой смеси или предварительной кормовой смеси. Использование данного изобретения позволит получить кормовую стабильную гранулу с высокой активностью активного агента. 8 н. и 32 з.п. ф-лы, 16 табл.

Формула