BR102020004277A2 - NANOEMULSION PRODUCTION PROCESS BASED ON ESSENTIAL OILS ENRICHED WITH VITAMINS AND MINERAL SALTS ADDED TO FISH FEED - Google Patents
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Abstract
processo de produção de nanoemulsão a base de óleos essenciais enriquecidos com vitaminas e sais minerais adicionada à ração para peixes. o presente pedido de patente de invenção descreve o processo de produção de uma nanoemulsão a/o com tamanho de vesículas inferior a 300 nm contendo vitaminas hidrossolúveis e lipossolúveis, e sais minerais nanoencapsulados para ser adicionada à ração para tilápia-do-nilo (oreochromis niloticus) como um aditivo alimentar. a nanoemulsão produzida contém óleos essenciais de melaleuca alternifólia e de citrus aurantium isolados, uma solução tampão em ph neutro, surfactantes (tween e span 80), conservante do grupo dos parabenos, um álcool, vitaminas hidrossolúveis (vitamina c) e lipossolúveis (vitaminas d e e), sais minerais (fósforo). a nanoemulsão produzida pelo processo de emulsificação sob agitação constante, utiliza materiais biodegradáveis, podendo ser utilizada para encapsulação de nutrientes e incorporada na produção de ração animal.Nanoemulsion production process based on essential oils enriched with vitamins and minerals added to fish feed. The present patent application describes the process of producing a w/o nanoemulsion with a vesicle size of less than 300 nm containing water-soluble and fat-soluble vitamins, and nanoencapsulated mineral salts to be added to the feed for Nile tilapia (Oreochromis niloticus ) as a food additive. The nanoemulsion produced contains isolated tea tree and citrus aurantium essential oils, a neutral pH buffer solution, surfactants (tween and span 80), a preservative from the parabens group, an alcohol, water-soluble vitamins (vitamin c) and fat-soluble vitamins (vitamins de and ), mineral salts (phosphorus). the nanoemulsion produced by the emulsification process under constant agitation, uses biodegradable materials, and can be used for nutrient encapsulation and incorporated in the production of animal feed.
Description
[001] O presente pedido de patente de invenção descreve o processo de produção de nanoemulsão a base de óleos essenciais enriquecidos com vitaminas e sais minerais, adicionada à ração para peixes como Tilápia-do-Nilo (Oreochromis niloticus). A nanoemulsão produzida pelo processo de emulsificação sob agitação constante utilizando diferentes tipos de óleos essenciais, é utilizada como uma alternativa eficiente para a encapsulação de nutrientes, com vista a melhorar a dieta e otimizar o índice de crescimento em peixes como Tilápia-do-nilo (Oreochromis niloticus). A invenção está situada no campo da aquicultura com destaque em bionanotecnologia aplicada a ciência animal.[001] This patent application describes the production process of nanoemulsion based on essential oils enriched with vitamins and mineral salts, added to fish feed such as Nile Tilapia (Oreochromis niloticus). The nanoemulsion produced by the emulsification process under constant agitation using different types of essential oils, is used as an efficient alternative for nutrient encapsulation, in order to improve the diet and optimize the growth rate in fish such as Nile Tilapia ( Oreochromis niloticus). The invention is located in the field of aquaculture with emphasis on bionanotechnology applied to animal science.
[002] Na piscicultura, a nutrição e a alimentação são fatores que estão diretamente relacionados com a produtividade do empreendimento em sistemas de criação, promovendo a saúde dos animais, interferindo no seu desempenho e na qualidade nutricional de sua carne, produto final que será destinado ao mercado consumidor. Não obstante, o cultivo intensivo de peixes envolve riscos financeiros e ambientais devido ao inadequado manejo nutricional e sanitário que pode impactar negativamente na produção e gerar grandes quantidades de resíduos afetando diretamente a qualidade da água (CYRINO et al., Rev. Bras. Zootec., v.39, p.68-87, 2010; LUNDSTEDT et al., EMBRAPA, 1:145-162, 2016).[002] In fish farming, nutrition and food are factors that are directly related to the enterprise's productivity in breeding systems, promoting the health of animals, interfering with their performance and the nutritional quality of their meat, the final product that will be destined to the consumer market. Nevertheless, intensive fish farming involves financial and environmental risks due to inadequate nutritional and sanitary management that can negatively impact production and generate large amounts of waste, directly affecting water quality (CYRINO et al., Rev. Bras. Zootec. , v.39, p.68-87, 2010; LUNDSTEDT et al., EMBRAPA, 1:145-162, 2016).
[003] Na produção extensiva de peixes, comumente tem se utilizado resíduos alimentares sem adição de algum suplemento nutritivo tendo como resultando, lento desenvolvimento dos animais afetando diretamente sua reprodução e imunidade, pois peixes com deficiência nutricional tornam-se vulneráveis à doenças e são intolerantes ao manuseio e transporte vivo (LOVELL, J. of Anim. Sci., v.69, p.4193-4200, Champaingn, 1991; NRC-Nacional Research Council. National Academy Press, 114p, Washington, 1993). Além disso, devido a intensificação do cultivo e introdução de espécies exóticas sem o devido cuidado sanitário, criam um ambiente favorável para a introdução e desenvolvimento de patógenos causando várias doenças no plantel. Um dos propósitos mais importantes na produção de peixes é melhorar o crescimento e controlar as doenças oportunistas, neste caso, antibióticos e outros agentes terapêuticos são comumente utilizados para este fim (US 5,192,748 A (1993); US 4,218,451 A (1980); RANDRIANARIVELO et al., J. Appl. Microbiol., 109, 642-650, 2010; AUSTIN; AUSTIN, Springer-Praxis, 4aed., Godalming, 2007; ALLEN et al., Trends Microbiol., 21:114-119, 2013; WU et al., Fish Shellfish Immunol., 1-8, 2013). Porém, o uso de antibióticos leva à resistência bacteriana e à presença de resíduos na carne de peixe (ESIOBU et al., Int. J. Environ. Health Res. 12 (2): 133-144, 2002). Aliado a isso, o uso indiscriminado de produtos químicos pelos produtores causam impactos ambientais, porque a água que é retirada de sua fonte é devolvida depois de passar pelos tanques, e esses produtos podem ser transportados causando riscos a saúde humana e a de muitos organismos aquáticos (MAXIMIANO et al., Ciência e saúde coletiva, 10 (2): 483-491, 2005).[003] In extensive fish production, food waste has commonly been used without the addition of any nutritional supplement, resulting in slow development of animals, directly affecting their reproduction and immunity, as fish with nutritional deficiency become vulnerable to diseases and are intolerant to live handling and transport (LOVELL, J. of Anim. Sci., v.69, p.4193-4200, Champaingn, 1991; NRC-National Research Council. National Academy Press, 114p, Washington, 1993). Furthermore, due to the intensification of cultivation and the introduction of exotic species without proper sanitary care, they create a favorable environment for the introduction and development of pathogens causing various diseases in the herd. One of the most important purposes in fish production is to improve growth and control opportunistic diseases, in this case, antibiotics and other therapeutic agents are commonly used for this purpose (US 5,192,748 A (1993); US 4,218,451 A (1980); RANDRIANARIVELO et al., J. Appl. Microbiol., 109, 642-650, 2010; AUSTIN; AUSTIN, Springer-Praxis, 4th ed., Godalming, 2007; ALLEN et al., Trends Microbiol., 21:114-119, 2013; WU et al., Fish Shellfish Immunol., 1-8, 2013). However, the use of antibiotics leads to bacterial resistance and the presence of residues in fish meat (ESIOBU et al., Int. J. Environ. Health Res. 12 (2): 133-144, 2002). Allied to this, the indiscriminate use of chemical products by producers causes environmental impacts, because the water that is taken from its source is returned after passing through the tanks, and these products can be transported causing risks to human health and that of many aquatic organisms (MAXIMIANO et al., Science and collective health, 10 (2): 483-491, 2005).
[004] A nutrição tem papel fundamental na vida dos peixes, pois os torna mais fortes e resistentes à doenças oportunistas e à variações do ambiente em que estão inseridos, além de, estimular o crescimento aumentando o número de safras anuais. Também melhora a taxa de conversão alimentar, aumenta o desempenho reprodutivo dos machos e das matrizes aumentando deste modo, a qualidade das larvas e alevinos (LOPES, Piscicultura, 80p, Brasil, 2012). Em piscicultura intensiva, normalmente os peixes se alimentam somente de ração, sendo necessário que esta seja palatável e de boa qualidade para que atenda as exigências nutricionais dos animais a fim de obter um desempenho zootécnico satisfatório e rápido retorno do capital investido (FURUYA et al., Nutriaqua, Soc. Bras. de Aquic. e Biol. Aquática, 1a ed, p.74-75, Florianópolis, 2013 ). Com isso, pesquisas relacionadas com alimentação e nutrição de peixes têm sido realizadas e direcionadas à produção de ração de alto valor nutricional e maior digestibilidade que aumente a qualidade do produto, minimize os custos de produção, maximize a produtividade e diminua a quantidade de resíduos para o meio ambiente (CYRINO et al., Rev. Bras. Zootec. v.39, p.68-87, 2010; PORTZ; FURUYA, Nutriaqua, Soc. Bras. de Aquic. e Biol. Aquática, p.65-77, Florianópolis, 2012).[004] Nutrition plays a fundamental role in the life of fish, as it makes them stronger and more resistant to opportunistic diseases and variations in the environment in which they are inserted, in addition to stimulating growth by increasing the number of annual harvests. It also improves the feed conversion rate, increases the reproductive performance of males and breeders, thus increasing the quality of larvae and fingerlings (LOPES, Piscicultura, 80p, Brazil, 2012). In intensive fish farming, fish usually feed only on feed, which needs to be palatable and of good quality to meet the nutritional requirements of the animals in order to obtain a satisfactory zootechnical performance and a quick return on invested capital (FURUYA et al. , Nutriaqua, Soc. Bras. de Aquic. and Biol. Aquática, 1st ed., p.74-75, Florianópolis, 2013 ). With this, researches related to fish food and nutrition have been carried out and directed to the production of feed with high nutritional value and greater digestibility that increases product quality, minimizes production costs, maximizes productivity and reduces the amount of waste for the environment (CYRINO et al., Rev. Bras. Zootec. v.39, p.68-87, 2010; PORTZ; FURUYA, Nutriaqua, Soc. Bras. de Aquic. and Biol. Aquática, p.65-77 , Florianópolis, 2012).
[005] Os aminoácidos essenciais, ácidos graxos essenciais, sais minerais e vitaminas são nutrientes importantes e fundamentais requeridos pelos peixes na sua alimentação para o normal funcionamento de processos biológicos. Os minerais e as vitaminas são nutrientes comumente utilizados na produção de ração, importantes para a formação do tecido ósseo, sanguíneo e escamas dos peixes, síntese de metaloproteínas (hemoglobina), síntese de células de defesa, atuam como cofatores enzimáticos em processos metabólicos, na integridade da pele, brânquias e mucosa intestinal e também desempenham funções específicas no equilíbrio ácido-base do sangue, no processo de cicatrização e na transmissão dos impulsos nervosos (KUBITZA, Panorama da aquic.,v.9, n. 52, 1999).[005] Essential amino acids, essential fatty acids, mineral salts and vitamins are important and fundamental nutrients required by fish in their food for the normal functioning of biological processes. Minerals and vitamins are nutrients commonly used in the production of feed, important for the formation of bone tissue, blood and fish scales, synthesis of metalloproteins (hemoglobin), synthesis of defense cells, act as enzymatic cofactors in metabolic processes, in integrity of the skin, gills and intestinal mucosa and also play specific roles in the acid-base balance of the blood, in the healing process and in the transmission of nerve impulses (KUBITZA, Panorama da aquic., v.9, n. 52, 1999).
[006] Os minerais são compostos inorgânicos essenciais utilizados pelos peixes, e diferem de outros nutrientes por não serem produzidos pelo organismo animal, precisando ser adicionados na dieta. Estes compostos desempenham várias funções biológicas como, estruturais (constituição de tecidos ósseos e proteínas musculares), regulatórias (regulam as reações enzimáticas do organismo) e fisiológicas (mantêm o balanço osmótico entre os fluidos corporais e a água e a permeabilidade da membrana) (LOPES, Piscicultura, 80p, Brasil, 2012).[006] Minerals are essential inorganic compounds used by fish, and differ from other nutrients in that they are not produced by the animal organism, needing to be added to the diet. These compounds perform various biological functions such as structural (constitution of bone tissue and muscle proteins), regulatory (regulate the body's enzymatic reactions) and physiological (maintain the osmotic balance between body fluids and water and membrane permeability) (LOPES , Fish Farming, 80p, Brazil, 2012).
[007] O fósforo é um dos elementos inorgânicos fundamentais para a vida dos peixes, essencial para o crescimento, mineralização óssea, metabolismo energético e reprodução (MIRANDA et al., Rev. Bras. Zootec., 29(6): 2162-2171, 2000; PEZZATO et al., AQUANUTRI, Palestra I Simpósio de Nutrição e Saúde de Peixes, Botucatu, 2005; PEZZATO et al., Ciência Rural, v.36, n.5, p.1600-1605, 2006; FRACALOSSI; CYRINO, Soc. Bras. de Aquic. e Biol. Aquática, 375p Florianópolis, 2013), estando presente em ácidos nucléicos, fosfolípidos, enzimas, compostos glicolíticos e de alta energia, participando de inúmeros processos metabólicos essenciais e atua na fosforilação oxidativa (BERNE, Fisiologia, 2 a edição, 829p, RJ, 1980). Sinais de sua deficiência no peixe, incluem a falta de apetite, dificuldades na digestibilidade de lipídeos, carboidratos, redução na eficiência alimentar, maior acúmulo de gordura na carcaça, deformação dos ossos da região da cabeça, menor mineralização óssea e consequentemente, crescimento reduzido (NRC-National Research Council - Nutrient Requirements of Fish, National Academy Press, 124p, Washington, 1993; FURUYA et al., Aquac. Research, v.3, p.1110-1116, 2004a). Em ambiente natural (sistema extensivo), a disponibilidade deste nutriente na água, não é suficiente para atender a demanda nutricional (MIRANDA et al., Rev. Bras. de Zoot., v.29, p.2162-2171, 2000; FURUYA et al., Rev. Bras. de Zoot., v.37, p.961-966, 2008a; NRC-National Research Council - Nutrient Requirements of Fish, National Academy Press, 376p, Washington, 2011), e em dietas formuladas à base de ingredientes de origem vegetal, o fósforo é o nutriente mais limitante, por estar presente na forma de fitato, pouco disponível aos peixes (VIELMA; LALL, Aquac., v.160, p.117-128, SP, 1998). A dieta desempenha maior importância do que a água para satisfazer a necessidade dos peixes em fósforo, e quase 90% do nutriente proveniente desta dieta é destinado a constituição dos tecidos de sustentação. O restante do fósforo não absorvido pelo animal é excretado e perdido na água, podendo causar a eutrofização do meio após a decomposição, levando como consequência à características organolépticas indesejáveis da carne do peixe. Este impacto ambiental está relacionado com a quantidade e qualidade do fósforo presente na ração (ROY et al., Fish Physiol. Biochem., v.27, p.35-48, 2002; TANG et al.,The Sci. World Journal, 2012), e a forma como é administrado aos animais também contribui para perda deste nutriente na água.[007] Phosphorus is one of the fundamental inorganic elements for fish life, essential for growth, bone mineralization, energy metabolism and reproduction (MIRANDA et al., Rev. Bras. Zootec., 29(6): 2162-2171 , 2000; PEZZATO et al., AQUANUTRI, Lecture I Symposium on Nutrition and Health of Fish, Botucatu, 2005; PEZZATO et al., Rural Science, v.36, n.5, p.1600-1605, 2006; FRACALOSSI; CYRINO, Soc. Bras. de Aquic. and Biol. Aquatica, 375p Florianópolis, 2013), being present in nucleic acids, phospholipids, enzymes, glycolytic compounds and high energy, participating in numerous essential metabolic processes and acting in oxidative phosphorylation (BERNE , Physiology, 2nd edition, 829p, RJ, 1980). Signs of its deficiency in fish include lack of appetite, difficulties in the digestibility of lipids, carbohydrates, reduced feed efficiency, greater accumulation of fat in the carcass, deformation of bones in the head region, less bone mineralization and, consequently, reduced growth ( NRC-National Research Council - Nutrient Requirements of Fish, National Academy Press, 124p, Washington, 1993; FURUYA et al., Aquac. Research, v.3, p.1110-1116, 2004a). In a natural environment (extensive system), the availability of this nutrient in water is not sufficient to meet the nutritional demand (MIRANDA et al., Rev. Bras. de Zoot., v.29, p.2162-2171, 2000; FURUYA et al., Rev. Bras. de Zoot., v.37, p.961-966, 2008a; NRC-National Research Council - Nutrient Requirements of Fish, National Academy Press, 376p, Washington, 2011), and in formulated diets based on ingredients of vegetable origin, phosphorus is the most limiting nutrient, as it is present in the form of phytate, which is not very available to fish (VIELMA; LALL, Aquac., v.160, p.117-128, SP, 1998) . Diet is more important than water to satisfy the fish's need for phosphorus, and almost 90% of the nutrient from this diet is used to build the supporting tissues. The remainder of the phosphorus not absorbed by the animal is excreted and lost in the water, which can cause the eutrophication of the environment after decomposition, leading, as a consequence, to undesirable organoleptic characteristics of the fish's meat. This environmental impact is related to the quantity and quality of phosphorus present in the feed (ROY et al., Fish Physiol. Biochem., v.27, p.35-48, 2002; TANG et al., The Sci. World Journal, 2012), and the way it is administered to animals also contributes to the loss of this nutrient in the water.
[008] As vitaminas são moléculas orgânicas essenciais na dieta dos peixes e estão envolvidas em 100% nas reações químicas destes animais, atuando como cofatores ou substratos com funções específicas no processo metabólico celular. Estão divididas em hidrossolúveis (solúveis em água) e lipossolúveis (solúveis em gorduras/óleos) (LOPES, Piscicultura, 80p, Brasil, 2012), sendo estas sensíveis à oxidação (US 6,531,157 B1 (2003); ES 2192243 T3). A deficiência ou ausência de uma determinada vitamina ocasiona uma hipovitaminose, perda de apetite, descoloração da pele, perda de coordenação, estresse, hemorragias, lesões, fígado com grânulos de gordura, aumento de susceptibilidade às infecções bacterianas, crescimento reduzido e aumento na taxa de mortalidade.[008] Vitamins are essential organic molecules in the diet of fish and are involved in 100% in the chemical reactions of these animals, acting as cofactors or substrates with specific functions in the cellular metabolic process. They are divided into water soluble (water soluble) and fat soluble (fat/oil soluble) (LOPES, Piscicultura, 80p, Brazil, 2012), which are sensitive to oxidation (US 6,531,157 B1 (2003); ES 2192243 T3). Deficiency or absence of a certain vitamin causes hypovitaminosis, loss of appetite, skin discoloration, loss of coordination, stress, bleeding, injuries, liver with fat granules, increased susceptibility to bacterial infections, reduced growth and increased rate of mortality.
[009] A vitamina C é uma das vitaminas mais estudadas para peixes, visto que, tanto estes quanto outros animais não são capazes de sintetizá-la, sendo necessária a sua inclusão na dieta diária. Ela é fundamental na nutrição de peixes especialmente nos estágios iniciais de vida, por apresentar um efeito direto no seu crescimento e desenvolvimento dos processos digestivos e por desempenhar um papel importante na formação do colágeno que é o componente do esqueleto (NSONGA et al., Braz. J. Aquat. Sci. Technol., 13 (2):17-23, 2009; OLIVEIRA et al., Rev. Eletrónica Nutritime, 146, v.8, n.5, p.1612-1618, 2011). Sua suplementação permite obter melhores índices de sobrevivência de larvas quando submetidas ao tratamento hormonal para reversão sexual (WO 2009/112682 A1; TOYAMA et al., Sci. Agrícola, v.57, n.2, p.221-228, 2000; CAVICHIOLO et al., Acta Scientiarum, v.24, n.4, p.943-948, 2002), otimização do desempenho animal, podendo atuar na manutenção do tecido conectivo normal, na cicatrização, na síntese proteica (KANEKO et al., Academic Press, cap.24, ed.5, 907p, San Diego 1997) e síntese de glóbulos na corrente sanguínea importantes no transporte de oxigénio e dióxido de carbono, ajuda na absorção do ferro evitando anemia em peixes (BARROS et al., Rev. Bras. Zootec., v.31, n.6, p.2149-2156, 2002; WO 2009/112682 A1), e juntamente com a vitamina E, minimiza a peroxidação de lipídeos nos tecidos do organismo. A deficiência desta vitamina, causa deformações e doenças estruturais, como a escoliose, lordose e cifose, deformidades no opérculo e nas cartilagens das brânquias, anemia, hemorragia em vários órgãos, enfraquecimento do sistema imunológico, redução na eclosão e no desempenho, crescimento reduzido, perda de apetite e baixa conversão alimentar. Durante os manejos de rotina na piscicultura, os peixes são frequentemente expostos ao ar para a realização de biometrias e classificações, o que causa estresse oxidativo sendo prejudicial à saúde por causar danos em lipídeos, proteínas e ácidos nucléicos que pode levar à redução do consumo de ração, do crescimento e aumento de susceptibilidade à doenças. Portanto, a vitamina C aumenta a capacidade antioxidante das células neutralizando os radicais livres (LOVELL, Van Nostrand Reinhold, 260p, 1989; FALCON et al., J. of the World Aquac. Society, v.38, p.287-295, 2007; WO 2009/112682 A1).[009] Vitamin C is one of the most studied vitamins for fish, since both these and other animals are not able to synthesize it, requiring its inclusion in the daily diet. It is essential in the nutrition of fish, especially in the early stages of life, for having a direct effect on their growth and development of digestive processes and for playing an important role in the formation of collagen that is the component of the skeleton (NSONGA et al., Braz . J. Aquat. Sci. Technol., 13 (2):17-23, 2009; OLIVEIRA et al., Rev. Eletrónica Nutritime, 146, v.8, n.5, p.1612-1618, 2011). Its supplementation allows for better survival rates of larvae when subjected to hormonal treatment for sexual reversal (WO 2009/112682 A1; TOYAMA et al., Sci. Agrícola, v.57, n.2, p.221-228, 2000; CAVICHIOLO et al., Acta Scientiarum, v.24, n.4, p.943-948, 2002), optimization of animal performance, being able to act in the maintenance of normal connective tissue, in healing, in protein synthesis (KANEKO et al. , Academic Press, chap.24, ed.5, 907p, San Diego 1997) and synthesis of blood cells important in the transport of oxygen and carbon dioxide, helps in the absorption of iron, preventing anemia in fish (BARROS et al., Rev. Bras. Zootec., v.31, n.6, p.2149-2156, 2002; WO 2009/112682 A1), and together with vitamin E, minimizes lipid peroxidation in body tissues. Deficiency of this vitamin causes deformations and structural diseases, such as scoliosis, lordosis and kyphosis, deformities in the operculum and gill cartilages, anemia, hemorrhage in various organs, weakening of the immune system, reduction in hatching and performance, reduced growth, loss of appetite and low feed conversion. During routine fish farming management, fish are often exposed to air to perform biometrics and classifications, which causes oxidative stress and is harmful to health by causing damage to lipids, proteins and nucleic acids that can lead to reduced consumption of ration, growth and increased susceptibility to disease. Therefore, vitamin C increases the antioxidant capacity of cells by neutralizing free radicals (LOVELL, Van Nostrand Reinhold, 260p, 1989; FALCON et al., J. of the World Aquac. Society, v.38, p.287-295, 2007; WO 2009/112682 A1).
[0010] Outra importante vitamina, a vitamina D é lipossolúvel e essencial para o funcionamento normal do organismo, importante no metabolismo de cálcio e fósforo, podendo atuar na regulação da absorção de cálcio induzindo o transporte do mineral para o lúmen intestinal por meio de canais de cálcio. Está dividido em dois tipos sendo D3 (colecalciferol) e D2 (ergocalciferol). É convertida em 25-hidroxivitamina D3 (ou calcidiol), uma molécula lipossolúvel produzida principalmente por uma ou mais enzimas localizadas no fígado, podendo também ser produzida fora do fígado em certas células como enterócitos, que contêm enzimas semelhantes às encontradas no fígado (US 2019/0060329 A1). A vitamina D participa da mineralização óssea (BUITRAGO et al., J. Biol. Chem. 278 (4), 2199-2205, 2003), formação de osteoblastos (células osteoprogenitoras responsáveis pela síntese dos componentes orgânicos da matriz óssea) (BUITRAGO et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 289 (5), 1150-1156, 2001), no desenvolvimento fetal e na função normal do sistema nervoso, pâncreas e sistema imunológico. Também possui efeitos anti-inflamatórios, tromborregulatório e antioxidante. Sugai; Matsuda, (J. Biochem. Biophys., 170, 474-475, 1968); Buitrago et al. (Biochem. Biophys. Res. Commun. 289 (5), 1150-1156, 2001); Buitrago et al. (J. Biol. Chem., 278 (4), 2199-2205, 2003), demostraram que a vitamina D estimula a proliferação e crescimento de células musculares. A importância desta vitamina na redução da taxa de mortalidade foi descrita por Elwakeel et al. (Anim. Feed Sci. and Technol., v.254, 2019).[0010] Another important vitamin, vitamin D is fat-soluble and essential for the normal functioning of the body, important in the metabolism of calcium and phosphorus, and may act in the regulation of calcium absorption by inducing transport of the mineral to the intestinal lumen through channels of calcium. It is divided into two types being D3 (cholecalciferol) and D2 (ergocalciferol). It is converted to 25-hydroxyvitamin D3 (or calcidiol), a fat-soluble molecule produced primarily by one or more enzymes located in the liver, and may also be produced outside the liver in certain cells such as enterocytes, which contain enzymes similar to those found in the liver (US 2019 /0060329 A1). Vitamin D participates in bone mineralization (BUITRAGO et al., J. Biol. Chem. 278 (4), 2199-2205, 2003), formation of osteoblasts (osteoprogenitor cells responsible for the synthesis of organic components of the bone matrix) (BUITRAGO et al. al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 289 (5), 1150-1156, 2001), in fetal development and in the normal function of the nervous system, pancreas and immune system. It also has anti-inflammatory, thromboregulatory and antioxidant effects. Sugai; Matsuda, (J. Biochem. Biophys., 170, 474-475, 1968); Buitrago et al. (Biochem. Biophys. Res. Commun. 289 (5), 1150-1156, 2001); Buitrago et al. (J. Biol. Chem., 278 (4), 2199-2205, 2003) have shown that vitamin D stimulates the proliferation and growth of muscle cells. The importance of this vitamin in reducing the mortality rate was described by Elwakeel et al. (Anim. Feed Sci. and Technol., v.254, 2019).
[0011] A vitamina E (α- Tocoferol) é uma substância oleosa, líquido lipofílico miscível em qualquer fase hidrofóbica ou lipídica, é instável e facilmente oxidável e perde maior parte de sua atividade biológica quando está no estado oxidado (US 2006/0246117 A1; WO 2005/039307 A1; PI 0415701-0 A). É uma vitamina muito importante pois apresenta maior atividade biológica quando comparada aos outros compostos, devido a maior índice de absorção intestinal, maior deposição nos tecidos, menor excreção fecal e oxidação mais lenta (US 2006/0246117 A1; WO 2005/039307 A1). Atua como um importante antioxidante metabólico (ALKALADI, Saudi J. of Biol.Sci., 26, 357-362, 2019), estando presente nas membranas celulares dando proteção contra oxidação de ácidos graxos poli-insaturados e do colesterol interferindo na sua estabilidade e também reduz ou inibe a produção e ação dos radicais livres, estimula o sistema imunológico aumentando as defesas e protege a carne do peixe durante o armazenamento (OTANI, Dissertação, Pós-graduação em Aquicultura, SP, 2009; NAVARRO et al., Rev. Bras. Reprod. Anim., 33: 20-25, 2009). Os efeitos da vitamina E no desenvolvimento gonadal, na fecundidade, qualidade dos ovos e na sobrevivência das larvas, foram demostrados por Izquierdo et al. (Aquac., 197: 25-42, 2001); Cavichiolo et al. (Acta Scientiarum, v.24, n.4, p.943-948, Maringá 2002) e Navarro et al. (Arch. Zootec., 59 (228): 519-528, 2010).[0011] Vitamin E (α-Tocopherol) is an oily substance, lipophilic liquid miscible in any hydrophobic or lipid phase, is unstable and easily oxidized and loses most of its biological activity when in the oxidized state (US 2006/0246117 A1 WO 2005/039307 A1; PI 0415701-0 A). It is a very important vitamin as it has greater biological activity when compared to other compounds, due to its higher intestinal absorption rate, greater tissue deposition, less fecal excretion and slower oxidation (US 2006/0246117 A1; WO 2005/039307 A1). It acts as an important metabolic antioxidant (ALKALADI, Saudi J. of Biol.Sci., 26, 357-362, 2019), being present in cell membranes providing protection against oxidation of polyunsaturated fatty acids and cholesterol interfering with its stability and it also reduces or inhibits the production and action of free radicals, stimulates the immune system, increasing defenses and protects fish meat during storage (OTANI, Dissertation, Postgraduate in Aquaculture, SP, 2009; NAVARRO et al., Rev. Bras. Reprod. Anim., 33: 20-25, 2009). The effects of vitamin E on gonadal development, fecundity, egg quality and larvae survival were demonstrated by Izquierdo et al. (Aquac., 197: 25-42, 2001); Cavichiolo et al. (Acta Scientiarum, v.24, n.4, p.943-948, Maringá 2002) and Navarro et al. (Arch. Zootec., 59 (228): 519-528, 2010).
[0012] Alguns desses nutrientes, como por exemplo, a vitamina C e o fósforo por serem hidrossolúveis, sua estabilidade fica comprometida propiciando grandes perdas pelo processo de lixiviação, fazendo com que os animais não consigam satisfazer as suas necessidades nutricionais. E para reduzir os problemas de perdas desses nutrientes por lixiviação, muitos piscicultores optam pela suplementação excessiva na dieta (TOYAMA et al., Sci. Agrícola, v.57, n.2, p.221-228, 2000). Esta forma de suplementação de nutrientes em doses elevadas não é ideal pois, o nível de exigência de cada nutriente é influenciado por fatores como a espécie animal, idade ou fase de desenvolvimento, tamanho, estado fisiológico e reprodutivo, temperatura da água, sistemas e regimes de produção (FURUYA, Congresso Brasileiro de Zootecnia, Brasil, 2010; PEZZATO et al., TecArt, p.75-169, São Paulo, 2004; FRACALOSSI et al., Nutriaqua, Soc. Bras. de Aquic. e Biol. Aquática, 1a ed., p.37-63, Florianópolis, 2012). Adicionalmente, pode tornar-se oneroso aumentado assim o custo total de produção, aliado a isso, o excesso de nutrientes no ambiente aquático pode causar a eutrofização da água, alterando deste modo o sabor da carne do peixe (FURUYA, III Seminário de aquicultura, maricultura e pesca, Anais, p. 121-139, Belo Horizonte, 2007; DIEMER, Tese, Unioeste, Marechal Cândido Rondon, 2011).[0012] Some of these nutrients, such as vitamin C and phosphorus, because they are water soluble, their stability is compromised providing large losses by the leaching process, making the animals unable to meet their nutritional needs. And to reduce the problems of loss of these nutrients through leaching, many fish farmers opt for excessive supplementation in the diet (TOYAMA et al., Sci. Agrícola, v.57, n.2, p.221-228, 2000). This form of nutrient supplementation in high doses is not ideal because the level of requirement for each nutrient is influenced by factors such as the animal species, age or stage of development, size, physiological and reproductive status, water temperature, systems and regimes of production (FURUYA, Brazilian Congress of Animal Science, Brazil, 2010; PEZZATO et al., TecArt, p.75-169, São Paulo, 2004; FRACALOSSI et al., Nutriaqua, Soc. Bras. de Aquic. and Biol. Aquatica , 1st ed., p.37-63, Florianópolis, 2012). Additionally, the total cost of production can become onerous, thus increasing the total cost of production, together with this, the excess of nutrients in the aquatic environment can cause the eutrophication of the water, thus altering the flavor of the fish meat (FURUYA, III Aquaculture Seminar, mariculture and fishing, Anais, pp. 121-139, Belo Horizonte, 2007; DIEMER, Tese, Unioeste, Marechal Cândido Rondon, 2011).
[0013] Todavia, perante os problemas de perdas de alguns nutrientes na água devido a sua solubilidade, dificultando o máximo aproveitamento pelos animais, viu-se necessária a utilização de formas mais estáveis e protegidas, e menos sujeitas a perdas por oxidação ou lixiviação (SOLIMAN et al., Aquac., v.52, p.1-10,1986; SHIAU; JAN, Bulletin of the Japanese Society of Scientific Fisheries, v.58, p.671-675, 1992 SHIAU; HSU, Aquac., v.133, p.147-157, 1995; NITZAN et al., The Israeli J. of Aquac., v.48, p.133-141, 1996; BOMFIM, Rev. Cient. Prod. Anim., v.15, n.2, p.122-140, 2013). Uma das formas de proteção física é a encapsulação. Alguns exemplos podem ser citados como glicerídeo, etilcelulose e polímero sintético, onde este último mostrou ser o mais eficiente em relação aos outros (SKELBAEK et al., Aquac., v.84, n.3-4, p.335- 343, 1990). O documento US 5,229,147 A (1993) descreve um exemplo de encapsulação em que a vitamina C é revestida por partículas lipídicas como forma de proteger contra ação dos fatores abióticos que possam reduzir sua atividade fisiológica. As gorduras com altos pontos de fusão e altamente digestíveis também têm sido utilizadas na proteção de nutrientes adicionado às rações na piscicultura sem afetar a sua biodisponibilidade, e por serem lipossolúveis evitam a sua lixiviação. Porém, existe uma limitação, quando ocorre forte atrito ou calor essa proteção pode se romper e afetar o nutriente (O’KEEFE, American Soybean Association-ASA, Technical Bulletin, Vol. AQ48, 8p, Singapore, 2001). Entretanto, métodos químicos de estabilização de nutrientes foram desenvolvidos com vista a manter a sua atividade biológica nas rações utilizadas em piscicultura. Um método importante e capaz de estabilizar os componentes funcionais sem perder nutrientes na água, e aumentar a eficiência de absorção é a utilização da nanotecnologia (WO 2009/020280 A1), uma ferramenta multidisciplinar que envolve a criação e utilização de diferentes sistemas em escala nanométrica (INSTITUTO INOVAÇÃO, Nanotecnologia, 2005).[0013] However, given the problems of loss of some nutrients in water due to their solubility, making it difficult for the animals to take full advantage, it was necessary to use more stable and protected forms, and less subject to losses by oxidation or leaching ( SOLIMAN et al., Aquac., v.52, p.1-10,1986; SHIAU; JAN, Bulletin of the Japanese Society of Scientific Fisheries, v.58, p.671-675, 1992 SHIAU; HSU, Aquac. , v.133, p.147-157, 1995; NITZAN et al., The Israeli J. of Aquac., v.48, p.133-141, 1996; BOMFIM, Rev. Scient. Prod. Anim., v. .15, n.2, p.122-140, 2013). One form of physical protection is encapsulation. Some examples can be cited as glyceride, ethylcellulose and synthetic polymer, where the latter proved to be the most efficient in relation to the others (SKELBAEK et al., Aquac., v.84, n.3-4, p.335-343, nineteen ninety). Document US 5,229,147 A (1993) describes an example of encapsulation in which vitamin C is coated with lipid particles as a way to protect against the action of abiotic factors that may reduce its physiological activity. Fats with high melting points and highly digestible have also been used to protect nutrients added to feed in fish farming without affecting their bioavailability, and because they are fat soluble, they prevent their leaching. However, there is a limitation, when strong friction or heat occurs, this protection can break and affect the nutrient (O’KEEFE, American Soybean Association-ASA, Technical Bulletin, Vol. AQ48, 8p, Singapore, 2001). However, chemical methods of nutrient stabilization were developed in order to maintain their biological activity in feed used in fish farming. An important method capable of stabilizing the functional components without losing nutrients in the water, and increasing the absorption efficiency is the use of nanotechnology (WO 2009/020280 A1), a multidisciplinary tool that involves the creation and use of different systems on a nanometric scale (INSTITUTO INOVAÇÃO, Nanotechnology, 2005).
[0014] Com o avanço científico da nanotecnologia, é possível desenvolver sistemas de liberação controlada (SLCs) nanoestruturados para o encapsulamento de substâncias com atividade biológica (ABBASI et al., J. Ultrasonics-Sonochemistry, 50, 208-217, 2019). Os SLCs são constituídos por sistemas muito pequenos de tamanho nano (20- 500 nm) (SCHAFFAZICK et al., Química nova, v.26, p.726-737, 2003; FERNANDEZ et al., Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Asp., 251:53-58, 2004), com capacidade de armazenar uma substância, conduzí-la até o local específico e liberá-la de forma controlada, aumentando deste modo, a eficiência do produto. Esses sistemas oferecem proteção à substância encapsulada, aumentando a sua estabilidade e biodisponibilidade (HILL; LI, J. Anim. Sci. Biotechnol., 8, 1-13, 2017). Também reduz os efeitos colaterais visto que utiliza menores quantidades de princípio ativo (ASSIS et al., Braz. J. of Food Technol., 15 (2), 99-109, 2012; BIZERRA; SILVA, Revista Saúde e Meio Ambiente – RESMA, v, 3, n.2, p. 1-12, 2016).[0014] With the scientific advancement of nanotechnology, it is possible to develop nanostructured controlled release systems (SLCs) for the encapsulation of substances with biological activity (ABBASI et al., J. Ultrasonics-Sonochemistry, 50, 208-217, 2019). SLCs are made up of very small systems of nanosize (20-500 nm) (SCHAFFAZICK et al., Química nova, v.26, p.726-737, 2003; FERNANDEZ et al., Colloids Surf. A Physicochem. Eng . Asp., 251:53-58, 2004), with the ability to store a substance, lead it to the specific location and release it in a controlled manner, thus increasing the efficiency of the product. These systems offer protection to the encapsulated substance, increasing its stability and bioavailability (HILL; LI, J. Anim. Sci. Biotechnol., 8, 1-13, 2017). It also reduces side effects as it uses smaller amounts of active ingredient (ASSIS et al., Braz. J. of Food Technol., 15 (2), 99-109, 2012; BIZERRA; SILVA, Saúde e Meio Ambiente Magazine – RESMA , v, 3, n.2, p. 1-12, 2016).
[0015] Nanoemulsões são utilizados como SLCs por serem eficientes no encapsulamento de nutrientes, e por possuírem grande capacidade de retenção podem se manter por um tempo prolongado no organismo (SINGH et al., J. Control Release, v. 252, p.28-49, 2017). Nanoemulsões simples são sistemas heterogêneos e instáveis formadas por uma dispersão fina de dois líquidos imiscíveis óleo e água (O/A) compondo duas fases, a orgânica e a aquosa respectivamente onde um líquido está disperso no outro em forma de vesículas ou gotas (WO 2009/020280 A1; DALTIN, Blucher Química, SP, 2011; DALTIN, Blucher Química, SP, 2012; LAKSHMI et al., Int. J. Pharm. Sci. R. Res., 20, 51-59, 2013). Com a utilização de agentes tensoativos essas nanoemulsões formam uma única mistura homogênea óleo em água (O/A) ou água em óleo (A/O), sendo as mais comuns O/A (SILVA et al., Food Bioproc. Technol., v.5, n.3, p.854-867, 2012; O’HANLON et al., J. Fluorine Chem., 137, 27-33, 2012). Diferem das emulsões ou microemulsões pelo fato de as nanoemulsões serem termodinamicamente estáveis, ou seja, estáveis por um longo período de tempo e possuir uma distribuição óptica com tamanho de partículas inferior a 400 nm (SCHAFFAZICK et al., Química nova, v.26, p.726-737, 2003; SCHAFFAZICK et al., Acta Farm. Bonaerense, 21 (2): 99- 106, 2002), ao passo que as emulsões são opacas e termodinamicamente instáveis (WO 2009/020280 A1).[0015] Nanoemulsions are used as SLCs because they are efficient in nutrient encapsulation, and because they have a large retention capacity, they can be maintained for a prolonged time in the body (SINGH et al., J. Control Release, v. 252, p.28 -49, 2017). Simple nanoemulsions are heterogeneous and unstable systems formed by a fine dispersion of two immiscible liquids oil and water (O/W) composing two phases, the organic and the aqueous respectively where one liquid is dispersed in the other in the form of vesicles or drops (WO 2009 /020280 A1; DALTIN, Blucher Química, SP, 2011; DALTIN, Blucher Química, SP, 2012; LAKSHMI et al., Int. J. Pharm. Sci. R. Res., 20, 51-59, 2013). With the use of surface-active agents, these nanoemulsions form a single homogeneous oil-in-water (O/W) or water-in-oil (W/O) mixture, the most common being O/W (SILVA et al., Food Bioproc. Technol., v.5, n.3, p.854-867, 2012; O'HANLON et al., J. Fluorine Chem., 137, 27-33, 2012). They differ from emulsions or microemulsions in that nanoemulsions are thermodynamically stable, that is, stable for a long period of time and have an optical distribution with particle size less than 400 nm (SCHAFFAZICK et al., Química nova, v.26, p.726-737, 2003; SCHAFFAZICK et al., Acta Farm. Bonaerense, 21 (2): 99- 106, 2002), whereas emulsions are opaque and thermodynamically unstable (WO 2009/020280 A1).
[0016] De modo a otimizar a dieta e a saúde dos peixes, óleos essenciais (OEs) de plantas normalmente extraídas pela hidrodestilação, podem ser utilizados para a produção de nanoemulsões (WO 2008/155536 A1; LI et al., Livest. Sci., 145, 119-123, 2012) devido às suas propriedades benéficas no desempenho produtivo e na sobrevivência dos animais (ZENG et al., J. Anim. Sci. Biotechnol., 6 (1), 7, 2015; PUVACA et al., World’s Poult. Sci. J. 69, 27-34, 2013; OMONIJO et al., Anim. Nutrition 2017). Os OEs de plantas apresentam várias propriedades tais como imunoestimulantes (ZENG et al., J. of Anim. Sci. Biotechnol., 6 (1), 7, 2015), antioxidantes, antimicrobiano, antifúngico e antiviral (BRENES; ROURA, Anim. Feed Sci. Technol. 158, 1-14, 2010). Alguns são usados como medicamentos complementares ou alternativos para estimular a saúde humana ou curar doenças (KIM et al., J. Anim. Sci., 86, p.138-139, 2008), outros são utilizados como conservantes naturais, aromatizantes e fragrâncias em produtos cosméticos (ORAFIDIYA; OLADIMEJI, Int. J. Pharm., 237: 241-249, 2002), outros ainda, com o potencial inseticida ou repelentes de insetos (OYEDELE et al., Insect Sci. Appl. 20: 123-128, 2000; GHOSH; MUKHERJEE, Asian J. Chem., 25, 321-323, 2013; DUARTE et al., Braz. J. Pharmacog., 25, 189-192, 2015), ectoparasitas (OLADIMEJI et al., J. Ethnopharmacol., 72: 305-311, 2000), anticolinesterase (CARVALHO, TCC-Trabalho de Conclusão de Curso, São João del-Rei, 2017), antidiarreico (ORAFIDIYA; OLADIMEJI, Int. J. Pharm. 237: 241-249, 2002), antimicrobiano e citotóxico (APEL et al., Pharmacol., 3: 376-383, Brasil, 2006; STEFANELLO et al., Chem. Biodivers., 8: 73- 94, 2011).[0016] In order to optimize the diet and health of fish, essential oils (EOs) from plants normally extracted by hydrodistillation, can be used for the production of nanoemulsions (WO 2008/155536 A1; LI et al., Livest. Sci ., 145, 119-123, 2012) due to its beneficial properties in the productive performance and survival of animals (ZENG et al., J. Anim. Sci. Biotechnol., 6 (1), 7, 2015; PUVCA et al. ., World's Poult. Sci. J. 69, 27-34, 2013; OMONIJO et al., Anim. Nutrition 2017). Plant EOs have various properties such as immunostimulants (ZENG et al., J. of Anim. Sci. Biotechnol., 6 (1), 7, 2015), antioxidants, antimicrobial, antifungal and antiviral (BRENES; ROURA, Anim. Feed Sci. Technol. 158, 1-14, 2010). Some are used as complementary or alternative medicines to stimulate human health or cure disease (KIM et al., J. Anim. Sci., 86, p.138-139, 2008), others are used as natural preservatives, flavors and fragrances in cosmetic products (ORAFIDIYA; OLADIMEJI, Int. J. Pharm., 237: 241-249, 2002), still others, with insecticidal or insect repellent potential (OYEDELE et al., Insect Sci. Appl. 20: 123- 128, 2000; GHOSH; MUKHERJEE, Asian J. Chem., 25, 321-323, 2013; DUARTE et al., Braz. J. Pharmacog., 25, 189-192, 2015), ectoparasites (OLADIMEJI et al., J. Ethnopharmacol., 72: 305-311, 2000), anticholinesterase (CARVALHO, TCC-Course Completion Paper, São João del-Rei, 2017), antidiarrheal (ORAFIDIYA; OLADIMEJI, Int. J. Pharm. 237: 241 -249, 2002), antimicrobial and cytotoxic (APEL et al., Pharmacol., 3: 376-383, Brazil, 2006; STEFANELLO et al., Chem. Biodivers., 8: 73-94, 2011).
[0017] Em piscicultura os OEs são importantes para o tratamento de doenças parasitárias, bacterianas e virais (VALLADÃO et al., J. of Vet. Pharmacol. Ther., 38 (5), 417-428, 2015). Porém, apesar de ser pouco estudado, é também utilizado como um aditivo alimentar imunoestimulante e promotor de crescimento (BABA et al., Aquac., 465, 13-18, 2016; SUTILI et al., Rev. in Aquac., 2017), tanto para animais aquáticos quanto para não aquáticos. Os OEs possuem várias vantagens por serem substâncias, biodegradáveis e que não causam a resistência bacteriana (BAKKALI et al., Food and Chem. Toxicol., 46 (2), 446-475, 2008; YAP et al., The Open Microbiol. J., 8, p 6-14, 2014). Pode-se citar exemplos da utilização de OEs em aditivos alimentares como antibacterianos e imunoestimulantes para tilápias L. (BABA et al., Aquac., 465, 13-18, 2016), frangos (MITSCH et al., Poultry Sci., vol. 83, p 669-675, 2004), antiparasitários para aves (WO 96/13175) e também para o tratamento da enterite (WO 99/59430).[0017] In fish farming, EOs are important for the treatment of parasitic, bacterial and viral diseases (VALLADÃO et al., J. of Vet. Pharmacol. Ther., 38 (5), 417-428, 2015). However, despite being little studied, it is also used as an immunostimulant food additive and growth promoter (BABA et al., Aquac., 465, 13-18, 2016; SUTILI et al., Rev. in Aquac., 2017) , for both aquatic and non-aquatic animals. EOs have several advantages because they are substances, biodegradable and do not cause bacterial resistance (BAKKALI et al., Food and Chem. Toxicol., 46 (2), 446-475, 2008; YAP et al., The Open Microbiol. J., 8, p 6-14, 2014). Examples of the use of EOs in food additives such as antibacterials and immunostimulants for tilapia L. (BABA et al., Aquac., 465, 13-18, 2016), chickens (MITSCH et al., Poultry Sci., vol. 83, p 669-675, 2004), antiparasitic for birds (WO 96/13175) and also for the treatment of enteritis (WO 99/59430).
[0018] O óleo essencial de Melaleuca aliternifólia (árvore de chá), planta nativa da Austrália pertencente à família Myrtaceae possui como principal componente ativo, o terpineol, responsável por uma ampla atividade antibacteriana, antiviral, antifúngica, antiparasitária e antioxidante (US 2002/0001601 A1; KIM et al., J. Agricult. Food Chem. 52 (10), 2849-2854, 2004; CARSON et al., Clinical Microbiol. Rev.,19 (1), 50-62, 2006). Em piscicultura, o óleo essencial de melaleuca é eficaz no tratamento de doenças parasitárias quando adicionado na água (STEVERDING et al., Diseases of Aquatic. Organisms, 66 (1), 29-32, 2005), porém seu efeito quando adicionado na ração de peixes é escasso (VALLADÃO, tese, Centro de Aquicultura da Unesp, 115p, Jaboticabal, 2018).[0018] The essential oil of Melaleuca aliternifólia (tea tree), a plant native to Australia belonging to the Myrtaceae family has as its main active component, terpineol, responsible for a broad antibacterial, antiviral, antifungal, antiparasitic and antioxidant activity (US 2002/ 0001601 A1; KIM et al., J. Agricult. Food Chem. 52 (10), 2849-2854, 2004; CARSON et al., Clinical Microbiol. Rev., 19 (1), 50-62, 2006). In fish farming, tea tree essential oil is effective in the treatment of parasitic diseases when added to water (STEVERDING et al., Diseases of Aquatic. Organisms, 66 (1), 29-32, 2005), but its effect when added to feed of fish is scarce (VALLADÃO, thesis, Unesp Aquaculture Center, 115p, Jaboticabal, 2018).
[0019] O óleo essencial de Citrus aurantium, nativa da Ásia, também desperta bastante atenção devido às suas propriedades antimicrobianas. Lima, (dissertação, Centro de Aquicultura da Unesp, 68p, 2015); Baba et al. (Aquac., 465, 13-18, 2016) demostraram que adição de OE de citrus na dieta de tilápia nilótica, promove uma melhora significativa nos parâmetros hematológicos, imunológicos e na atividade respiratória de leucócitos das tilápias, indicando que este OE pode ser utilizado como um antimicrobiano sendo uma alternativa eficiente em substituição aos antibióticos. Assim como a melaleuca, o citrus também apresenta terpenos, tendo o limoneno como o principal componente ativo. Estudos realizados por Aanyo et al. (Aquac., 488, 217-226, 2018) demonstraram que o limoneno na dieta pode melhorar o crescimento de juvenis de tilápia nilótica através da ativação de genes-chaves envolvidos no crescimento mediado pelo eixo somatotrófico, digestão de nutrientes e defesa de enzimas antioxidantes. A utilização desses OEs em nanoemulsões para o encapsulamento de nutrientes, é vantajoso porque além de estimular a saúde e bem-estar devido as propriedades que possuem, também podem melhorar a palatabilidade da dieta havendo maior absorção de nutrientes devido ao sabor e odor aprimorados (KROISMAY et al., J. Anim. Sci. 84, 329, 2006).[0019] The essential oil of Citrus aurantium, native to Asia, also attracts a lot of attention due to its antimicrobial properties. Lima, (dissertation, Unesp Aquaculture Center, 68p, 2015); Baba et al. (Aquac., 465, 13-18, 2016) demonstrated that the addition of citrus EO in the Nile tilapia diet promotes a significant improvement in hematological, immunological and respiratory activity of tilapia leukocytes, indicating that this EO can be used as an antimicrobial being an efficient alternative to antibiotics. Like tea tree, citrus also has terpenes, with limonene as the main active component. Studies carried out by Aanyo et al. (Aquac., 488, 217-226, 2018) have shown that dietary limonene can improve the growth of juvenile Nile tilapia through the activation of key genes involved in somatotrophic axis-mediated growth, nutrient digestion and antioxidant enzyme defense . The use of these EOs in nanoemulsions for nutrient encapsulation is advantageous because, in addition to stimulating health and well-being due to their properties, they can also improve the palatability of the diet, with greater nutrient absorption due to improved taste and odor (KROISMAY et al., J. Anim. Sci. 84, 329, 2006).
[0020] Diante do exposto, torna-se necessária a produção de nanoemulsões a base de óleos essenciais de plantas enriquecido com vitaminas e sais minerais adicionada à ração para peixes como Tilápia-do-Nilo (Oreochromis niloticus). Essa estratégia é viável para melhorar a absorção de nutrientes, melhorar o nível nutricional e otimizar a saúde e o crescimento dos peixes.[0020] Given the above, it is necessary to produce nanoemulsions based on essential oils from plants enriched with vitamins and minerals added to feed for fish such as Nile Tilapia (Oreochromis niloticus). This strategy is feasible to improve nutrient absorption, improve nutritional level and optimize fish health and growth.
[0021] Certas patentes apresentam processos de produção de emulsões com as mais variadas composições, diferindo da presente invenção, como descrito a seguir.[0021] Certain patents present processes for the production of emulsions with the most varied compositions, differing from the present invention, as described below.
[0022] O documento WO 2014/066682 A1 descreve um processo de fabricação de um pó nutricional emulsionado utilizando um aparelho extrusor para misturar e emulsionar todos os componentes internamente, como forma de reduzir a perda de nutrientes de uma vitamina lábil ao calor. Este documento difere da presente invenção pelo fato de não utilizar óleo essencial, não se apresentar como uma nanoemulsão, pois os componentes (Carboidratos, proteínas, minerais, vitaminas, aminoácidos, óleo, gordura e água) são introduzidos de uma única vez na máquina extrusora para formar uma única mistura emulsionada. Além disso não é adicionado surfactantes e nem conservantes.[0022] The document WO 2014/066682 A1 describes a process for manufacturing an emulsified nutritional powder using an extruder apparatus to mix and emulsify all components internally, as a way to reduce the loss of nutrients of a heat-labile vitamin. This document differs from the present invention in that it does not use essential oil, does not present itself as a nanoemulsion, as the components (Carbohydrates, proteins, minerals, vitamins, amino acids, oil, fat and water) are introduced at once into the extruder machine to form a single emulsified mixture. Furthermore, no surfactants or preservatives are added.
[0023] O documento US 2006/0246117 A1, refere-se a administração por via oral de uma formulação de vitamina E misturado com um aditivo ou um alimento para animais monogástricos como porcos, aves, peixes e camarões. Foi adicionada à formulação, um emulsificante alimentar, o monooleato de sorbitano, para aumentar significativamente a biodisponibilidade dos derivados da vitamina E, que são capazes de serem hidrolisados no trato gastrointestinal na forma assimilável da vitamina E. Esta vitamina foi protegida até atingir o seu local de absorção, e é biodisponível em alto grau. O documento difere da presente invenção pelo fato de não ser uma nanoemulsão, não utilizar óleos essenciais em sua composição e nem conservantes.[0023] US 2006/0246117 A1 refers to the oral administration of a vitamin E formulation mixed with an additive or a feed for monogastric animals such as pigs, poultry, fish and shrimp. A food emulsifier, sorbitan monooleate, was added to the formulation to significantly increase the bioavailability of vitamin E derivatives, which are capable of being hydrolyzed in the gastrointestinal tract into the assimilable form of vitamin E. This vitamin was protected until it reached its location absorption, and is bioavailable to a high degree. The document differs from the present invention in that it is not a nanoemulsion, does not use essential oils in its composition or preservatives.
[0024] O documento WO 2009/020280 A1 retrata sobre a produção de nanoemulsão utilizando vários tipos de óleos essenciais como de Capsicum annum L, Zingiber officinale, Allium sativum L e Allium capa adicionados a uma solução de quitosana e tween 80 como tensoativo capaz de estabilizar componentes funcionais dos alimentos e maximizar a reabsorção interna, reduzir o forte efeito intestinal e o sabor. A nanoemulsão é utilizada como um veículo transportador de componentes funcionais nos alimentos, até que estes atinjam o órgão específico desejado. O documento difere da presente invenção por não utilizar vitaminas e nem sais minerais na nanoemulsão e os óleos essenciais utilizados são diferentes desta invenção.[0024] The document WO 2009/020280 A1 portrays on the production of nanoemulsion using various types of essential oils such as Capsicum annum L, Zingiber officinale, Allium sativum L and Allium capa added to a solution of chitosan and tween 80 as a surfactant capable of stabilize functional food components and maximize internal reabsorption, reduce strong intestinal effect and taste. The nanoemulsion is used as a carrier vehicle for functional components in food, until they reach the specific desired organ. The document differs from the present invention for not using vitamins or mineral salts in the nanoemulsion and the essential oils used are different from this invention.
[0025] O documento US 2,851,357 A refere-se a produção de uma emulsão alimentar homogênea estável e fluída, contendo concentrados aquosos de peixe, gorduras neutras ou ácidos graxos e água destilada, para ser aplicada em alimentos para animais. Esse documento difere da presente invenção porque a emulsão não utiliza óleo essencial, vitaminas, sais minerais, surfactantes, e nem conservante alimentar para incrementar a vida útil do produto.[0025] The document US 2,851,357 A refers to the production of a homogeneous stable and fluid food emulsion, containing aqueous fish concentrates, neutral fats or fatty acids and distilled water, to be applied in animal feed. This document differs from the present invention because the emulsion does not use essential oil, vitamins, mineral salts, surfactants, or food preservative to increase the shelf life of the product.
[0026] O documento US 6,531,157 B1 descreve o processo de preparação de emulsões estáveis de pós secos de misturas de vitaminas lipossolúveis (A, D, E e K) para a nutrição animal. O documento difere da presente invenção pois não utiliza óleo essencial, sais minerais e nem conservante alimentar[0026] The document US 6,531,157 B1 describes the process of preparing stable emulsions of dry powders of fat-soluble vitamin mixtures (A, D, E and K) for animal nutrition. The document differs from the present invention as it does not use essential oil, mineral salts or food preservative
[0027] O documento US 4,818,521 A descreve uma emulsão cosmética tipo O/A contendo estavelmente a vitamina C, que compreende uma mistura de ácido Lascórbico ou éster de ácido graxo e um óleo, e ingredientes convencionais, sendo adicionado um emulsificante ativo não iónico e metilparabeno como conservante do produto. Este documento difere da presente invenção porque não utiliza óleo essencial, vitaminas D e E, também a via de administração da emulsão é dérmica, portanto, não pode ser incluída em ração para peixe.[0027] The document US 4,818,521 A describes a cosmetic emulsion type O/W stably containing vitamin C, which comprises a mixture of Lascorbic acid or fatty acid ester and an oil, and conventional ingredients, being added a non-ionic active emulsifier and methylparaben as a product preservative. This document differs from the present invention because it does not use essential oil, vitamins D and E, the emulsion administration route is also dermal, therefore, it cannot be included in fish feed.
[0028] O documento FR 2546768 A1 descreve o processo de preparação de emulsões aquosas estáveis utilizando óleo essencial ou materiais lipossolúveis e saponinas como emulsificantes. Este documento também difere da presente invenção pois não utiliza nenhum tipo de conservante, vitaminas ou sais minerais.[0028] The document FR 2546768 A1 describes the process of preparing stable aqueous emulsions using essential oil or fat-soluble materials and saponins as emulsifiers. This document also differs from the present invention in that it does not use any type of preservative, vitamins or mineral salts.
[0029] O documento US 2,807,546 A refere-se a suplementos alimentares para animais ruminantes contendo melaço, sal vitamínico e fósforo, produzidos a base de emulsões estabilizadas com o tween 80 e servindo como transportador de vitaminas A, C e D, além de proteger estes nutrientes da oxidação para que não percam substancialmente sua eficácia, principalmente quando misturadas com alimentos secos, por isso sendo incorporadas à emulsão um antioxidante sinérgico. Este documento difere da presente invenção pelo fato de a emulsão não utilizar óleo essencial, vitamina E e nem conservante alimentar.[0029] The document US 2,807,546 A refers to food supplements for ruminant animals containing molasses, vitamin salt and phosphorus, produced based on emulsions stabilized with tween 80 and serving as a carrier of vitamins A, C and D, in addition to protecting these nutrients from oxidation so that they do not substantially lose their effectiveness, especially when mixed with dry foods, so a synergistic antioxidant is incorporated into the emulsion. This document differs from the present invention in that the emulsion does not use essential oil, vitamin E or food preservative.
[0030] O documento US 3,413,118 descreve um alimento para gado contendo nitrogénio não proteico que consiste em sais de uréia e amônio, em que este nitrogénio não proteico é revestido com uma emulsão composta de propilenoglicol, óleo vegetal, cera vegetal, uréia e lecitina, além do melaço para que aumente a palatabilidade do suplemento. Este documento difere da presente invenção pois não vitaminas, óleos essenciais e diferente tipo de surfactante.[0030] US 3,413,118 describes a feed for livestock containing non-protein nitrogen that consists of urea and ammonium salts, in which this non-protein nitrogen is coated with an emulsion composed of propylene glycol, vegetable oil, vegetable wax, urea and lecithin, in addition to molasses to increase the palatability of the supplement. This document differs from the present invention in that it does not contain vitamins, essential oils and different types of surfactant.
[0031] O documento WO 2008/155536 A1 divulga um aditivo alimentar emulsionado para galinhas obtido pela mistura de água, emulsificante, solução de goma, princípios ativos de óleos essenciais (cinamaldeído, citral, eugenol, limoneno, timol e vanilina). Este documento difere da presente invenção por não utilizar conservante na emulsão, vitaminas, sais minerais e diferentes tipos de surfactantes.[0031] WO 2008/155536 A1 discloses an emulsified food additive for chickens obtained by mixing water, emulsifier, gum solution, active principles of essential oils (cinnamaldehyde, citral, eugenol, limonene, thymol and vanillin). This document differs from the present invention in that it does not use preservatives in the emulsion, vitamins, mineral salts and different types of surfactants.
[0032] O documento US 8,513,311 B2 refere-se a uma emulsão óleo em água (O/A) estabilizada por tensoativos em que as vesículas de óleo dispersas mostram uma estrutura de tamanho nanométrico usada para solubilizar os princípios ativos hidrófiloslipófilos ou anfifílicos, como nutrientes, medicamentos ou produtos químicos a fim de fornecer uma nova funcionalidade. O documento difere da presente invenção pois não utiliza óleo essencial em sua composição e nem conservante alimentar.[0032] The document US 8,513,311 B2 refers to an oil-in-water (O/W) emulsion stabilized by surfactants in which the dispersed oil vesicles show a nano-sized structure used to solubilize the hydrophilic lipophilic or amphiphilic active principles, as nutrients , drugs or chemicals in order to provide new functionality. The document differs from the present invention as it does not use essential oil in its composition or food preservative.
[0033] O documento US 2006/0165735 A1 divulga uma emulsão de óleo em água (O/A), em particular, emulsões que ajudam a proteger os óleos da oxidação. A emulsão inclui componentes como ácidos graxos polinsaturados (ácido linolênico, estearidônico, araquidônico, eicosapentaenóico, docasapentaenóico e docosahexaenóico), presentes em óleos de peixe e plantas tais como algas, linhaça, colza, milho, soja, girassol, açafrão, palmeira, azeitona e canola. Também são adicionados emulsionantes como goma de xantana para estabilizar a emulsão. Este documento difere da presente invenção pois utiliza óleos fixos de sementes de plantas e goma de xantana como estabilizante, além de não terem sais minerais e vitaminas em sua composição.[0033] US 2006/0165735 A1 discloses an oil-in-water (O/W) emulsion, in particular emulsions that help to protect oils from oxidation. The emulsion includes components such as polyunsaturated fatty acids (linolenic, stearidonic, arachidonic, eicosapentaenoic, docasapentaenoic and docosahexaenoic acid), present in fish and plant oils such as algae, linseed, rapeseed, corn, soybeans, saffron, sunflower, olive and canola. Emulsifiers such as xanthan gum are also added to stabilize the emulsion. This document differs from the present invention because it uses fixed oils from plant seeds and xanthan gum as a stabilizer, in addition to not having mineral salts and vitamins in its composition.
[0034] O documento MX 2017000849 A refere-se a uma emulsão em forma de pó como um aditivo alimentar para animais, que consiste em um azeite de rícino etoxilado (também conhecido como ricinoleato de glicerol polietilenoglicol, que é um composto tensoativo/emulsionante admitido na lista de aditivos para nutrição animal), ésteres de polietilenoglicol e de ácido graxo e azeite de soja. Este documento difere da presente invenção pelos óleos utilizados não serem essências, tipo de surfactante e conservante alimentar.[0034] The document MX 2017000849 A refers to an emulsion in powder form as a food additive for animals, which consists of an ethoxylated castor oil (also known as polyethylene glycol glycerol ricinoleate, which is an accepted surfactant/emulsifier compound in the list of additives for animal nutrition), polyethylene glycol fatty acid esters and soy oil. This document differs from the present invention in that the oils used are not essences, type of surfactant and food preservative.
[0035] O documento AR 108487 A1 se refere a uma composição em forma de uma emulsão de óleo em água (O/A), que contém farinha de trigo e amido fisicamente modificado como estabilizante da emulsão. Os óleos utilizados para a emulsão incluem óleos de girassol, óleo de oliva, óleo de soja e a combinação destes óleos. Este documento difere da presente invenção pois, a emulsão não utiliza óleos essenciais, vitaminas, sais minerais e nem surfactantes como tween 80 e conservantes alimentares.[0035] The document AR 108487 A1 refers to a composition in the form of an oil-in-water (O/W) emulsion, which contains wheat flour and physically modified starch as an emulsion stabilizer. Oils used for the emulsion include sunflower oil, olive oil, soybean oil and combinations of these oils. This document differs from the present invention because the emulsion does not use essential oils, vitamins, mineral salts or surfactants such as tween 80 and food preservatives.
[0036] O documento WO 2015/028381 A1 refere-se a uma composição em forma de emulsão óleo em água (O/A), compreendendo um meio fisiológico aceitável, uma fase aquosa, uma fase oleosa, um óleo apolar não volátil à base de hidrocarboneto, um composto lipofílico pastoso, um polissacarídeo gelificante hidrofílico e uma mistura de surfactantes não iônicos compreendendo um éster de polialquilenoglicol de ácidos graxos, um éster de ácidos graxos de polialquilienoglicol e suas misturas, em uso no tratamento cosmético para hidratar um material de queratina humana, em particular a pele. A composição cosmética pode conter aditivos comuns em cosméticos como por exemplo pigmentos, corantes, agentes biológicos ativos (antienvelhecimento, clareamento, antioxidantes etc.), protetores solares, hidratantes, amaciadores, vitaminas, conservantes, ou outros excipientes cosméticos. Este documento difere da presente invenção porque não utiliza óleos essenciais, sais minerais, o tipo de surfactantes diferente e se caracteriza como produto cosmético e não um aditivo alimentar para animais.[0036] The document WO 2015/028381 A1 refers to a composition in the form of an oil-in-water (O/W) emulsion, comprising an acceptable physiological medium, an aqueous phase, an oil phase, a non-volatile apolar oil based of hydrocarbon, a pasty lipophilic compound, a hydrophilic gelling polysaccharide and a mixture of nonionic surfactants comprising a polyalkylene glycol ester of fatty acids, a polyalkylene glycol fatty acid ester and mixtures thereof, in use in cosmetic treatment to hydrate a keratin material human, in particular the skin. The cosmetic composition may contain additives common in cosmetics such as pigments, dyes, biological active agents (antiaging, whitening, antioxidants etc.), sunscreens, moisturizers, softeners, vitamins, preservatives, or other cosmetic excipients. This document differs from the present invention because it does not use essential oils, mineral salts, different types of surfactants and is characterized as a cosmetic product and not a food additive for animals.
[0037] O documento US 2003/0170281 A1 refere-se a emulsões O/A de uso dermatológico, contendo ingredientes cosméticos como antiirritativos, antioxidantes, conservantes, bactericidas, corantes, surfactantes, emulsificadores, álcoois entre outros. Este documento também difere da presente invenção por não utilizar óleos essenciais, sais minerais e surfactantes e a via de administração é diferente.[0037] The document US 2003/0170281 A1 refers to O/W emulsions for dermatological use, containing cosmetic ingredients such as anti-irritants, antioxidants, preservatives, bactericides, dyes, surfactants, emulsifiers, alcohols, among others. This document also differs from the present invention in that it does not use essential oils, mineral salts and surfactants and the administration route is different.
[0038] O documento US 2002/0001601 A1 descreve uma emulsão estável à temperatura ambiente contendo combinações de óleo essencial de Melaleuca alternifólia conhecida como árvore de chá (Tea tree), óleo de gérmen de trigo, manteiga de cacau, ceras de abelha, vitaminas A, D, e E, e emulsificantes como ácido esteárico, uma mistura de estearato de gliceril e estearato de polietilenoglicol 100 (estearato PEG 100), estearato 21, éter estearílico, polisorbato 20, álcool cetearílico, polisorbato 60, e outros emulsificantes similares. Este documento difere da presente invenção pois não utiliza a vitamina C e nem sais minerais como o fósforo em sua composição.[0038] The document US 2002/0001601 A1 describes an emulsion stable at room temperature containing combinations of essential oil of Melaleuca alternifolia known as tea tree (Tea tree), wheat germ oil, cocoa butter, beeswax, vitamins A, D, and E, and emulsifiers such as stearic acid, a mixture of glyceryl stearate and
[0039] Diante do exposto nestes fundamentos da invenção, não foram encontradas informações no estado da técnica que divulguem os elementos contidos na presente invenção. Portanto os elementos descritos a seguir se apresentam como novos.[0039] In view of the foregoing in these fundamentals of the invention, no information was found in the state of the art that disclose the elements contained in the present invention. Therefore, the elements described below are presented as new.
[0040] As Figuras 1 (Melaleuca alternifólia) - M2 (M26) e 2 (Citrus aurantium) - C6 (C25) mostram a distribuição granulométrica das nanoemulsões formuladas a base desses óleos essenciais onde o tamanho médio das vesículas foi de 222,6 ± 2,0 e 105,1 ± 2,0 respectivamente mostrando homogeneidade na distribuição do tamanho das vesículas.[0040] Figures 1 (Melaleuca alternifolia) - M2 (M26) and 2 (Citrus aurantium) - C6 (C25) show the particle size distribution of the nanoemulsions formulated based on these essential oils where the average size of the vesicles was 222.6 ± 2.0 and 105.1 ± 2.0 respectively showing homogeneity in the vesicle size distribution.
[0041] Para fins desta invenção, os materiais lipídicos utilizados na formulação foram o óleo essencial de Melaleuca alternifólia também conhecido como, árvore de chá (em inglês Tea tree) que é um líquido límpido de odor característico, coloração que vai de amarelo palha ao amarelo claro, tendo terpinen-4-ol, 1,8-cineol e α-terpineno como principais princípios ativos após caracterização por Cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (CG/EM). Ainda, também foi usado o óleo essencial de Citrus aurantium var. dulcis também chamado de laranja doce é um líquido límpido de odor cítrico doce e cor que vai de laranja ao amarelo, tendo o limoneno e mentol como principais princípios ativos após caracterização por Cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (CG/EM). Estes óleos essenciais não são tóxicos podendo ser utilizados para diversos fins, na área cosmética, área farmacêutica humana, área veterinária com uso no tratamento e prevenção de vários tipos de doenças bacterianas e fúngicas, e também estimula o sistema imunológico (HARIKRISHNAN et al., Aquaculture, v. 317, n.1-4, p.1-15, 2011; REVERTER et al., Aquaculture, v.433, p.50-61, 2014). Na presente invenção, os óleos essenciais serviram como agentes de encapsulação para incorporar nutrientes na formulação das nanoemulsões. Ainda estes óleos essenciais são comerciais e as respectivas espécies vegetais não são brasileiras.[0041] For the purposes of this invention, the lipid materials used in the formulation were the essential oil of Melaleuca alternifolia also known as tea tree (in English Tea tree) which is a clear liquid with a characteristic odor, color ranging from straw yellow to pale yellow, with terpinen-4-ol, 1,8-cineol and α-terpinene as the main active principles after characterization by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC/MS). Also, the essential oil of Citrus aurantium var. dulcis, also called sweet orange, is a clear liquid with a sweet citrus odor and a color ranging from orange to yellow, with limonene and menthol as the main active principles after characterization by gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC/MS). These essential oils are non-toxic and can be used for various purposes, in the cosmetic area, human pharmaceutical area, veterinary area with use in the treatment and prevention of various types of bacterial and fungal diseases, and also stimulates the immune system (HARIKRISHNAN et al., Aquaculture, v. 317, n.1-4, p.1-15, 2011; REVERTER et al., Aquaculture, v.433, p.50-61, 2014). In the present invention, essential oils served as encapsulating agents to incorporate nutrients into the formulation of nanoemulsions. Even these essential oils are commercial and the respective plant species are not Brazilian.
[0042] Foram utilizados na produção das nanoemulsões, surfactantes selecionados do grupo dos ésteres de sorbitano etoxilados como monooleato de sorbitano 80 (span 80) e o polissorbato 80 (tween 80).[0042] Surfactants selected from the group of ethoxylated sorbitan esters such as sorbitan 80 monooleate (span 80) and polysorbate 80 (tween 80) were used in the production of nanoemulsions.
[0043] Para a conservação das nanoemulsões podem ser utilizados os parabenos, mais preferencialmente o propilparabeno. O álcool etílico absoluto foi utilizado como solubilizante para o parabeno. Outros solventes alcoólicos também podem ser usados.[0043] For the conservation of nanoemulsions can be used parabens, more preferably propylparaben. Absolute ethyl alcohol was used as a solubilizer for the paraben. Other alcoholic solvents can also be used.
[0044] Foram utilizados nutrientes hidrofílicos e lipofílicos compreendendo vitaminas e minerais, mais preferencialmente vitamina C, vitamina D, vitamina E e o fósforo. Estes nutrientes são comumente utilizados no processamento de rações para peixes e outras espécies animais (US 5,229,147 A; MARTINS et al., Ciência Rural, v.38, n.1, p.213-218, Santa Maria, 2008; ELWAKEEL et al., Animal Feed Science and Technology, 2019; MIRANDA et al., Rev. bras. zootec., 29 (6): 2162-2171, 2000).[0044] We used hydrophilic and lipophilic nutrients comprising vitamins and minerals, more preferably vitamin C, vitamin D, vitamin E and phosphorus. These nutrients are commonly used in the processing of feed for fish and other animal species (US 5,229,147 A; MARTINS et al., Ciência Rural, v.38, n.1, p.213-218, Santa Maria, 2008; ELWAKEEL et al., ., Animal Feed Science and Technology, 2019; MIRANDA et al., Rev. bras. zootec., 29 (6): 2162-2171, 2000).
[0045] Para controle do pH, pode ser utilizada nas nanoemulsões, preferencialmente a solução tampão fosfato a 0,1 M pH 7,4. Outros agentes tamponantes para a faixa neutra podem ser utilizados como o PBS.[0045] For pH control, it can be used in nanoemulsions, preferably the 0.1 M phosphate buffer solution pH 7.4. Other neutral band buffering agents can be used such as PBS.
[0046] As nanoemulsões foram formuladas de acordo com as seguintes soluções: a) Fase aquosa formada preferencialmente pela solução tampão fosfato a 0,1 M, vitamina C e o fósforo submetida a uma agitação suave (500 rpm); b) Fase oleosa formada por óleos essenciais, preferencialmente o de Melaleuca alternifólia e de Citrus aurantium isolados, vitaminas D e E; c) Um conservante mais preferencialmente o propilparabeno dissolvido no álcool etílico absoluto.[0046] The nanoemulsions were formulated according to the following solutions: a) Aqueous phase preferably formed by the 0.1 M phosphate buffer solution, vitamin C and phosphorus subjected to gentle agitation (500 rpm); b) Oily phase formed by essential oils, preferably Melaleuca alternifolia and Citrus aurantium isolated, vitamins D and E; c) A preservative most preferably is propylparaben dissolved in absolute ethyl alcohol.
[0047] A fase aquosa foi vertida por gotejamento na fase oleosa sob agitação suave (500 rpm) sendo, em seguida, adicionado à solução o conservante para a formação das nanoemulsões.[0047] The aqueous phase was dripped into the oil phase under gentle agitation (500 rpm) and then added to the solution the preservative for the formation of nanoemulsions.
[0048] As nanoemulsões contendo óleos essenciais de Melaleuca alternifólia e Citrus aurantium podem ser incorporadas individualmente ou associadas a rações extrusadas comerciais na forma líquida ou em pó passando por processos como liofilização ou spray drying com adição de crioprotetores como trealose, sacarose ou glicose para a formação de um aditivo alimentar nanotecnológico conforme detalhada nos exemplos. Esta ração contendo as nanoemulsões podem ser utilizadas para a alimentação de peixes como tilápias-do-nilo (Oreochromis niloticus).[0048] Nanoemulsions containing essential oils of Melaleuca alternifolia and Citrus aurantium can be incorporated individually or associated with commercial extruded feeds in liquid or powder form undergoing processes such as lyophilization or spray drying with addition of cryoprotectants such as trehalose, sucrose or glucose for the formation of a nanotechnology food additive as detailed in the examples. This ration containing the nanoemulsions can be used to feed fish such as Nile tilapia (Oreochromis niloticus).
[0049] As nanoemulsões foram produzidas em escala de bancada e caracterizadas de acordo com a descrição dos exemplos a seguir.[0049] The nanoemulsions were produced in bench scale and characterized according to the description of the examples below.
[0050] O processo de produção de nanoemulsões para um volume final de 10,00 gramas (g) seguiu as seguintes fases. a) Fase aquosa contendo 5,70 g a 8,17 g de solução tampão fosfato; 0,50 g a 2,75 g de polissorbato 80 (tween 80). Após uma agitação suave e constante (500 rpm) por 30 minutos, foi adicionado 0,25 g de fósforo e 0,3 g de vitamina C sob agitação suave e constante (500 rpm) para uma melhor homogeneização. b) Fase oleosa contendo 0,50 g de óleo essencial de Melaleuca alternifólia e Citrus aurantium isolados; 0 a 0,25 g de monooleato de sorbitano 80 (spam 80); 0,08 g de vitamina D e 0,2 g de vitamina E. Adicionalmente foi preparada uma mistura contendo 0,04 g de conservante propilparabeno e 1 mL de álcool etílico absoluto, adicionada 5 minutos após a fase aquosa ser vertida na fase oleosa sob agitação (500 rpm), onde permaneceu por mais 5 minutos para a evaporação do álcool. Para a produção das nanoemulsões, ambas as fases foram submetidas a uma agitação suave e constante (500 rpm) por 30 minutos, sendo em seguida, a fase aquosa vertida por gotejamento na fase oleosa sob agitação suave e constante (500 rpm). 5 minutos depois, foi adicionado o conservante propilparabeno, onde permaneceu sob a mesma agitação (500 rpm) por mais 5 minutos para a evaporação do álcool. Ainda, foi aumentada a rotação para 700 a 800 rpm para melhor homogeneização da emulsão. permanecendo por 30 a 45 minutos. Após a homogeneização, as nanoemulsões passaram 5 minutos em repouso. Foram avaliadas as características organolépticas da sua homogeneidade, e 24 horas após a formulação, foram submetidas aos testes de estabilidade acelerada.[0050] The process of producing nanoemulsions for a final volume of 10.00 grams (g) followed the following stages. a) Aqueous phase containing 5.70 g to 8.17 g of phosphate buffer solution; 0.50 g to 2.75 g of polysorbate 80 (tween 80). After a gentle and constant agitation (500 rpm) for 30 minutes, 0.25 g of phosphorus and 0.3 g of vitamin C were added under gentle and constant agitation (500 rpm) for a better homogenization. b) Oil phase containing 0.50 g of essential oil of Melaleuca alternifolia and Citrus aurantium isolated; 0 to 0.25 g of sorbitan monooleate 80 (spam 80); 0.08 g of vitamin D and 0.2 g of vitamin E. Additionally, a mixture was prepared containing 0.04 g of propylparaben preservative and 1 ml of absolute ethyl alcohol, added 5 minutes after the aqueous phase was poured into the oil phase under stirring (500 rpm), where it remained for another 5 minutes to evaporate the alcohol. For the production of nanoemulsions, both phases were submitted to a gentle and constant agitation (500 rpm) for 30 minutes, and then the aqueous phase was poured into the oil phase under gentle and constant agitation (500 rpm). 5 minutes later, the preservative propylparaben was added, where it remained under the same agitation (500 rpm) for another 5 minutes for the alcohol evaporation. Furthermore, the rotation was increased to 700 to 800 rpm for better homogenization of the emulsion. staying for 30 to 45 minutes. After homogenization, the nanoemulsions rested for 5 minutes. The organoleptic characteristics of its homogeneity were evaluated, and 24 hours after formulation, they were submitted to accelerated stability tests.
[0051] Para a determinação das concentrações finais de surfactantes, solução tampão, tempo e velocidade ideal de rotação das nanoemulsões, foram utilizados níveis variáveis de surfactantes como tween 80, span 80, solução tampão fosfato, inclusive variação no tempo e velocidade de rotação com estes respectivos níveis descritos na Tabela 1. Estas diferentes nanoemulsões produzidas com os óleos essenciais de Melaleuca alternifólia e Citrus aurantium var. dulcis foram caracterizadas nos exemplos a seguir como índice de cremeação, características organolépticas, testes de estabilidade, características físico-químicas em diferentes tempos após a formulação como 0, 24 e 48 h. Ainda as nanoemulsões foram adicionadas a ração comercial extrusada simulando um produto real e ofertadas em um teste de palatabilidade usando a espécie tilápia-do-nilo (Oreochromis niloticus).[0051] To determine the final concentrations of surfactants, buffer solution, time and ideal rotation speed of the nanoemulsions, variable levels of surfactants such as tween 80, span 80, phosphate buffer solution were used, including variation in time and rotation speed with these respective levels are described in Table 1. These different nanoemulsions produced with the essential oils of Melaleuca alternifolia and Citrus aurantium var. dulcis were characterized in the following examples as creaming index, organoleptic characteristics, stability tests, physicochemical characteristics at different times after formulation such as 0, 24 and 48 h. Nanoemulsions were also added to extruded commercial feed simulating a real product and offered in a palatability test using the Nile tilapia species (Oreochromis niloticus).
[0052] Tabela 1. Efeito de diferentes níveis de surfactantes, solução tampão, variação no tempo e velocidade de rotação utilizados na produção de nanoemulsões.Valores apresentados em gramas para grama de emulsão e em % em peso.
Legenda: A = Amostra; M = Melaleuca alternifólia; C = Citrus aurantium; Q = Quantidade em gramas (g); S.T = Solução (g) Tampão fosfato 0,1 M pH 7,0; T80 = Tween 80 (g); S80 =Span 80 (g); V = Vitamina (g); P = Fósforo (g); VR = Velocidade de Rotação (rpm); TR = Tempo de Rotação em minutos (min).[0052] Table 1. Effect of different levels of surfactants, buffer solution, variation in time and rotation speed used in the production of nanoemulsions. Values given in grams per gram of emulsion and in % by weight.
Caption: A = Sample; M = Melaleuca alternifolia; C = Citrus aurantium; Q = Amount in grams (g); ST = Solution (g) 0.1 M Phosphate Buffer pH 7.0; T80 = Tween 80 (g); S80 =Span 80 (g); V = Vitamin (g); P = Phosphorus (g); VR = Rotation Speed (rpm); TR = Rotation Time in minutes (min).
[0053] Passados 48 horas após a produção das nanoemulsões, realizou-se o exame visual das amostras da Tabela 1, para a verificação se houve ou não separação de fases. Foi calculado o índice de cremeação utilizando a seguinte fórmula C = 100 x (Vs / Vt), sendo Vs, o volume da fase emulsionada e Vt, o volume total da amostra (FRANGE; GARCIA, Rev.Ciên.Farm. Básica Apl., 30 (3): 263-271, 2009). As amostras C8, C9 e C10 apresentaram separação de fases tendo índice de cremação de 50%, M4 e M5 também tiveram leve separação de fases com índice de cremação de 95%, porém as amostras restantes M1, M2, M3, C6 e C7 não apresentaram separação de fases, tendo índice de cremeação de 100%.[0053] After 48 hours after the production of the nanoemulsions, a visual examination of the samples in Table 1 was performed, to verify whether or not there was phase separation. The creaming index was calculated using the following formula C = 100 x (Vs / Vt), where Vs, the volume of the emulsified phase and Vt, the total volume of the sample (FRANGE; GARCIA, Rev.Ciên.Farm.Basic Apl. , 30(3): 263-271, 2009). Samples C8, C9 and C10 showed phase separation with a cremation index of 50%, M4 and M5 also had slight phase separation with a cremation index of 95%, but the remaining samples M1, M2, M3, C6 and C7 did not showed phase separation, with a creaming index of 100%.
[0054] As nanoemulsões foram analisadas macroscopicamente e comparadas logo após 0, 24 e 48 horas da sua formulação. O estudo da estabilidade foi baseado no método proposto no Guia de Estabilidade sugerido pela Agência Nacional de vigilância Sanitária - ANVISA (vol.1, 1a ed., 52p, Brasília, 2004), onde as amostras foram submetidas em condições que aceleram mudanças possíveis de ocorrer, permitindo obter informações sobre a estabilidade do produto em menor tempo possível.[0054] The nanoemulsions were analyzed macroscopically and compared just after 0, 24 and 48 hours of its formulation. The stability study was based on the method proposed in the Stability Guide suggested by the National Health Surveillance Agency - ANVISA (vol.1, 1st ed., 52p, Brasília, 2004), where the samples were submitted under conditions that accelerate possible changes in occur, allowing information on the stability of the product to be obtained in the shortest possible time.
[0055] As nanoemulsões foram caracterizadas de acordo com critérios como aspecto, a) Leitosa, translúcida ou apaca; b) homogénea ou heterogênea também classificado como normal, isto é, sem alteração, levemente separado ou separado e, c) fluida, levemente viscosa ou viscosa. Usando o critério cor, as nanoemulsões foram classificadas como normal, ou seja, sem alteração, levemente modificada, modificada ou intensamente modificada. E por último usando o critério odor, as amostras foram classificadas como normal ou sem alteração, levemente modificado, modificado ou intensamente modificado. Os resultados das análises preliminares realizadas logo após a formulação são apresentados na Tabela 2, demonstraram que M1, M2, M3, C6 e C7 ficaram estáveis sendo que as amostras M4, M5, C8, C9 e C10 ficaram levemente viscosas e levemente separadas.[0055] The nanoemulsions were characterized according to criteria such as appearance, a) Milky, translucent or dull; b) homogeneous or heterogeneous also classified as normal, that is, without alteration, slightly separated or separated and, c) fluid, slightly viscous or viscous. Using the color criterion, nanoemulsions were classified as normal, that is, unchanged, slightly modified, modified or intensely modified. And finally using the odor criterion, the samples were classified as normal or unaltered, slightly modified, modified or heavily modified. The results of the preliminary analyzes carried out right after the formulation are shown in Table 2, showing that M1, M2, M3, C6 and C7 were stable and samples M4, M5, C8, C9 and C10 were slightly viscous and slightly separated.
[0056] Tabela 2. Características organolépticas resultantes dos diferentes níveis de surfactantes, solução tampão, velocidade e tempo de rotação na produção das nanoemulsões.Legenda: M = Melaleuca alternifólia; C = Citrus aurantium.[0056] Table 2. Organoleptic characteristics resulting from different levels of surfactants, buffer solution, speed and rotation time in the production of nanoemulsions. Caption: M = Melaleuca alternifolia; C = Citrus aurantium.
[0057] A fim de avaliar a homogeneidade e a estabilidade das nanoemulsões, as amostras M1, M2, M3, C6 e C7 foram submetidas ao teste acelerado de centrifugação a 3000 rpm (1210 g) por 30 minutos (ANVISA, v.1, 1a ed., 52p., Brasília, 2004). O teste foi realizado em tubos de ensaio graduado para a centrífuga modelo CE01 da Kaci, onde 1 mL de cada amostra acondicionada nos eppendorfs foram submetidas a centrífugação a 3000 rpm (1210 g) por 30 minutos. Findo o processo, as amostras foram deixadas em repouso durante 30 minutos para posterior avaliação macroscópica da sua estabilidade, onde M1, M2 e M3 ficaram leitosas, fluídas, homogêneas e sem alteração de cor ou odor, as amostras C6 e C7 ficaram opacas, fluídas, homogêneas e sem alteração de cor ou odor, sendo todas consideradas estáveis.[0057] In order to assess the homogeneity and stability of nanoemulsions, samples M1, M2, M3, C6 and C7 were subjected to the accelerated centrifugation test at 3000 rpm (1210 g) for 30 minutes (ANVISA, v.1, 1st ed., 52p., Brasília, 2004). The test was performed in graduated test tubes for the Kaci model CE01 centrifuge, where 1 mL of each sample placed in the eppendorfs was subjected to centrifugation at 3000 rpm (1210 g) for 30 minutes. After the process, the samples were left to rest for 30 minutes for further macroscopic evaluation of their stability, where M1, M2 and M3 were milky, fluid, homogeneous and without color or odor change, samples C6 and C7 were opaque, fluid , homogeneous and without alteration of color or odor, all being considered stable.
[0058] Após a formulação, as nanoemulsões foram submetidas a outro teste de estabilidade gelo/degelo, onde 1 mL das amostras M1, M2, M3, C6 e C7 foram acondicionadas nos eppendorfs e deixadas na geladeira (Temperatura de 8 °C) e no freezer (Temperatura de - 20 °C), durante 24 horas. Após esse período, as amostras descansaram por 4 horas para posterior realização da leitura das características organolépticas, onde as amostras M1, M2, C6 e C7 deixadas no freezer se mantiveram estáveis, no entanto, M3 ficou levemente separada. As amostras M1, M2, M3 e C6 deixadas sob refrigeração também se mantiveram estáveis, sendo M3 e C7 opacas.[0058] After formulation, the nanoemulsions were subjected to another freeze/thaw stability test, where 1 mL of samples M1, M2, M3, C6 and C7 were packed in eppendorfs and left in the refrigerator (Temperature of 8 °C) and in the freezer (Temperature - 20 °C) for 24 hours. After this period, the samples rested for 4 hours for further reading of the organoleptic characteristics, where samples M1, M2, C6 and C7 left in the freezer remained stable, however, M3 was slightly separated. Samples M1, M2, M3 and C6 left under refrigeration also remained stable, with M3 and C7 being opaque.
[0059] O teste de estabilidade por aquecimento em estufa foi realizado de modo a acelerar o aparecimento de sinais de instabilidade do produto. Para isso, 1 mL das amostras M1, M2, C6 e C7 acondicionadas nos eppendorfs foram submetidas ao aquecimento em estufa a uma temperatura de 37 °C, 40 °C e 50 °C, durante 24 horas. Após esse tempo, as amostras descansaram por 4 horas para posterior avaliação macroscópica de sua estabilidade. Em 37 °C, as amostras se mantiveram estáveis sem alteração de sua homogeneidade, cor ou odor. Em 40 °C as amostras M1, M2 e C6 se mantiveram estáveis sem alteração de fases, cor ou odor, no entanto C7 ficou levemente separada. Por fim, em 50 °C as amostras M2 e C6 se mantiveram estáveis pois não houve alteração de sua homogeneidade, e M1 ficou levemente separada.[0059] The stability test by heating in an oven was carried out in order to accelerate the appearance of signs of product instability. For this, 1 mL of samples M1, M2, C6 and C7 stored in eppendorfs were heated in an oven at 37 °C, 40 °C and 50 °C for 24 hours. After this time, the samples rested for 4 hours for further macroscopic evaluation of their stability. At 37 °C, the samples remained stable without changing their homogeneity, color or odor. At 40 °C samples M1, M2 and C6 remained stable without phase, color or odor change, however C7 was slightly separated. Finally, at 50 °C, samples M2 and C6 remained stable as there was no change in their homogeneity, and M1 was slightly separated.
[0060] A homogeneidade das nanoemulsões também foi avaliada microscopicamente, onde as amostras M1, M2, C6 e C7 foram diluídas de 1:1 e 2:1 (água/amostra) e gotejadas em uma lâmina de vidro coberta com uma lamínula e submetidas a um aumento de 1000x em microscópio óptico sendo avaliadas a ocorrência de agregação das vesiculas se as mesmas tivessem o tamanho micrométrico. Após avaliação, não foi observada agregações das vesículas das emulsões.[0060] The homogeneity of the nanoemulsions was also evaluated microscopically, where samples M1, M2, C6 and C7 were diluted 1:1 and 2:1 (water/sample) and dropped onto a glass slide covered with a cover slip and subjected to at a magnification of 1000x under an optical microscope being evaluated the occurrence of aggregation of the vesicles if they had the micrometric size. Upon evaluation, no aggregation of the vesicles of the emulsions was observed.
[0061] O tamanho médio das vesículas, o índice de polidispersão e o potencial zeta das nanoemulsões M1, M2, C6 e C7 contendo vitaminas C, D e E, incluído o fósforo nanoencapsulados foram analisadas utilizando o equipamento ZetaSizer Nano-ZS90 (Malvern). As amostras foram previamente diluídas com água ultrapura tipo 1 na proporção de 1:50 (água: emulsão), e as medidas foram realizadas em triplicatas a 25 ºC, onde os resultados foram expressos na Tabela 3 e nos gráficos 1 e 2.[0061] The average vesicle size, polydispersion index and zeta potential of nanoemulsions M1, M2, C6 and C7 containing vitamins C, D and E, including nanoencapsulated phosphorus were analyzed using the equipment ZetaSizer Nano-ZS90 (Malvern) . The samples were previously diluted with ultrapure water type 1 at a ratio of 1:50 (water: emulsion), and the measurements were performed in triplicates at 25 ºC, where the results were expressed in Table 3 and in graphs 1 and 2.
[0062] Tabela 3. Análise das características físico-químicas das nanoemulsões Legenda: M = Melaleuca alternifólia; C = Citrus aurantium.[0062] Table 3. Analysis of the physicochemical characteristics of nanoemulsions Caption: M = Melaleuca alternifolia; C = Citrus aurantium.
[0063] Pode-se observar nos resultados que as emulsões podem ser consideradas nanoemulsões já que apresentaram tamanho inferior a 400 nm. Entretanto houve variação no PDI sendo as melhores emulsões M2 e C6 por apresentarem menor PDI. A carga (potencial zeta) das emulsões ficou próximo do neutro.[0063] It can be seen in the results that the emulsions can be considered nanoemulsions since they had a size less than 400 nm. However, there was variation in the PDI being the best emulsions M2 and C6 for having lower PDI. The charge (zeta potential) of the emulsions was close to neutral.
[0064] O teste de palatabilidade foi realizado a fim de mostrar a aceitação ou não da ração pelos animais. Este protocolo foi autorizado pela Comissão de Ética no Uso de Animais da Universidade Federal Rural de Pernambuco licença 074/2019. As nanoemulsões produzidas a base de óleos essenciais de Melaleuca alternifólia e Citrus aurantium isolados, enriquecida com vitaminas C, D e E e o fósforo, foi adicionada à ração em diferentes níveis 0,5; 0,75 e 1 gramas de emulsão de ambos os óleos isolados. Primeiramente a ração comercial extrusada foi macerada e as emulsões foram previamente diluídas com água destilada, sendo adicionada à ração macerada lentamente na proporção de 2:1 (ração:água) até formar uma pasta. Após uma boa homogeneização, novos pelets foram produzidos e deixados em bandejas para a secagem durante 48 horas em temperatura ambiente e protegidas da luz solar. Após a secagem dos pelets a alimentação foi ad libitum 3 vezes ao dia, e mostrou ser palatável pois teve uma boa aceitação pelos juvenis da espécie tilápia-do-nilo (Oreochromis niloticus).[0064] The palatability test was performed in order to show the acceptance or not of the feed by the animals. This protocol was authorized by the Ethics Committee in the Use of Animals of the Federal Rural University of Pernambuco license 074/2019. Nanoemulsions produced based on essential oils of Melaleuca alternifolia and Citrus aurantium isolated, enriched with vitamins C, D and E and phosphorus, were added to the ration at different levels 0.5; 0.75 and 1 gram emulsion of both oils isolated. First, the extruded commercial feed was macerated and the emulsions were previously diluted with distilled water, being added to the macerated feed slowly at a ratio of 2:1 (feed:water) until forming a paste. After a good homogenization, new pellets were produced and left on trays for drying for 48 hours at room temperature and protected from sunlight. After drying the pellets, feeding was ad libitum 3 times a day, and proved to be palatable as it had a good acceptance by juveniles of the Nile tilapia species (Oreochromis niloticus).
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