MX2008000438A - Harina integral de soya de alto contenido de triptofano. - Google Patents
Harina integral de soya de alto contenido de triptofano.Info
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Abstract
Esta Invencion provee un alimento de soya con alto contenido de triptofano, la presente invencion provee ademas metodos para elaborar y utilizar este novedoso alimento de soya; la presente invencion provee tambien productos a partir del procesamiento adicional de este alimento de soya.
Description
HARINA INTEGRAL DE SOYA DE ALTO CONTENIDO DE TRIPTOFANO
CAMPO TÉCNICO
La presente invención abarca los campos de ingeniería genética, fitomejoramiento, procesamiento de granos y nutrición animal. La presente invención se refiere a una harina integral de soya novedosa de alto contenido de triptófano que se usará como un ingrediente en operaciones de alimentación del ganado. Las especies animales producidas para carne carecen de la capacidad para fabricar muchos aminoácidos, y se requiere por lo tanto que obtengan estos aminoácidos de su dieta. Los aminoácidos que deben obtenerse de la dieta son referidos como aminoácidos esenciales. Las plantas son capaces de sintetizar los veinte aminoácidos esenciales, y sirven por lo tanto como la fuente primaria de estos aminoácidos para los animales. El triptófano es uno de estos aminoácidos esenciales, y al mismo tiempo, está subrepresentado en el perfil de aminoácidos de muchos ingredientes del pienso. Fuentes económicas de proteínas, tales como los subproductos de la molienda del maíz y plantas que reditúan animales, se usan comúnmente en los piensos. Ejemplos de estos tipos de subproductos incluyen harina integral de gluten de maíz, grano de destilador con ingredientes solubles, harina integral de carne y huesos, harina integral de plumas y harina integral de aves de corral. Infortunadamente, el contenido de triptófano en estos subproductos es deficiente para varios requisitos de los animales, y limita por lo tanto las cantidades que pueden usarse en ciertas formulaciones del pienso. La harina integral de soya es uno de los ingredientes principales del pienso que provee proteínas y aminoácidos esenciales. Cuando la harina integral de soya se formula en raciones de pienso, el régimen de inclusión se calcula típicamente con base en la satisfacción del aminoácido esencial más limitativo. Este aminoácido esencial limitativo es típicamente el triptófano, resultando en que los aminoácidos esenciales restantes sean formulados en exceso de los requisitos de la dieta. El exceso de aminoácidos termina como desecho. Existe por lo tanto la necesidad de proveer harinas integrales de soya con mayores concentraciones de triptófano.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención descrita en la presente se refiere a una harina integral de soya de alto contenido de triptófano derivada del procesamiento de una o más soyas que tienen un alto contenido de triptófano total. La presente invención incluye el uso de una harina integral de soya de alto contenido de triptófano en la industria del pienso. De esta manera, en un primer aspecto, la presente invención está dirigida a una harina integral de soya que tiene un contenido de triptófano total mayor de aproximadamente 0.78% en peso sobre una base de materia seca (% en peso), en donde no se ha añadido triptófano exógeno. En una modalidad de la presente invención, la harina integral de soya tiene por lo menos aproximadamente 0.10% en peso de triptófano libre. En otra modalidad, la harina integral de soya tiene por lo menos aproximadamente 0.43% en peso de triptófano libre. En otra modalidad, la harina integral de soya tiene un contenido de proteína de por lo menos aproximadamente 44% en peso o mayor. Además, la harina integral de soya puede tener además un contenido de triptófano unido a proteína que comprende proteína transgénicamente modificada, en donde la proteína transgénicamente modificada contiene por lo menos 8% en peso de residuos de triptófano. La presente invención se refiere a un método para fabricar una harina integral de soya que tiene por lo menos aproximadamente 0.78% en peso de triptófano total, que comprende: introducir en células regenerables de una planta de soya, un transgen que comprende una molécula de ácido nucleico aislada que codifica para una enzima en la via de biosíntesis de triptófano, en donde la molécula de ácido nucleico aislada es enlazada operablemente a un promotor funcional en una célula vegetal, para dar células vegetales transformadas; y regenerar una planta a partir de dichas células vegetales transformadas, en donde las células de la planta expresan la enzima codificada por la molécula de ácido nucleico aislada en una cantidad efectiva para incrementar el contenido de triptófano en el grano de soya de la planta respecto al contenido de triptófano en el grano de una planta de soya no transformada de la misma base genética; y producir una harina integral de soya del grano de la planta transformada. En un aspecto de la presente invención, el método incluye un transgen que codifica para una antranilato sintasa monomérica que comprende un dominio alfa de antranilato sintasa y un dominio beta de antranilato sintasa. El método incluye además un transgen que codifica para una subunidad alfa de antranilato sintasa de maíz insensible a la retroalimentación. El método incluye además cualquiera de los transgenes que codifican para fosforribosilantranilato transferasa, fosforribosilantranilato isomerasa, indol-3-fosfato sintasa o triptófano sintasa. En otro aspecto, la presente invención está dirigida a un método para producir una harina integral de soya de alto contenido de triptófano, que comprende: a) seleccionar grano de soya que tenga un contenido de triptófano total mayor de aproximadamente 0.65% en peso; y b) extraer un aceite de dicho grano para producir una harina integral de soya. En una modalidad de la presente invención, el método para producir una harina integral de soya de alto contenido de triptófano puede usar también un grano de soya que tenga un contenido de triptófano libre mayor de aproximadamente 0.15% en peso. En otro aspecto, la presente invención está dirigida a incorporar la harina integral de soya en el pienso, incluyendo pienso para el productor de animales, pienso para animales de compañía y pienso para acuacultura. La harina integral de soya de la presente invención es también útil como una fuente de pienso para fermentación. En otro aspecto, la presente invención está dirigida a una harina integral de soya de contenido completo de grasa y de alto contenido de triptófano, para su uso en piensos. La harina integral de soya de contenido completo de grasa y de alto contenido de triptófano, puede ser extruida opcionalmente. En otro aspecto, la presente invención está dirigida a un aislado de soya o concentrado de proteína de soya de alto contenido de triptófano.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS
La presente invención describe un nuevo ingrediente del pienso, una harina integral de soya de alto contenido de triptófano. La harina integral de la presente invención es útil en operaciones de alimentación del ganado, como una fuente de pienso para acuacultura y como un componente de medios de fermentación. Las siguientes definiciones se usan en la presente: Triptófano exógeno: triptófano que no es una parte intrínseca de la soya de la cual la harina integral de soya se ha producido. Puede añadirse triptófano exógeno a la harina integral o al pienso, para aumentar la concentración. Triptófano libre: triptófano en la forma de ácido libre y no parte de un oligopéptido, polipéptido o proteína.
Harina integral de soya de contenido completo de grasa: un producto de soya, producido en forma similar a la harina integral de soya, salvo omitiendo el paso de extracción de aceite. Contenido de proteína: por ciento en peso de proteína contenida en semillas de soya o harina integral de soya. Harina integral de soya: un ingrediente del pienso que es un producto del procesamiento de granos de soya. La frase "harina integral de soya", como se usa en la presente, se refiere a un material de soya desgrasado, desolventizado, tostado y molido. Aislado de proteína de soya: una preparación de grano de soya que se obtiene removiendo la mayoría de los componentes no de proteína, y que contiene no menos de 90% de proteína sobre una base libre de humedad. Concentrado de proteína de soya: una preparación de grano de soya que se obtiene removiendo la mayor parte del aceite y constituyentes no de proteína solubles en agua, y que contiene no menos de aproximadamente 65% de proteina sobre una base libre de humedad. Transgen: una molécula de ácido nucleico, que incluye por lo menos una secuencia de promotor, una región codificante y una secuencia de terminación de la transcripción, inserta en el genoma de una célula por medio de técnicas de empalme genético. Contenido de triptófano total: la suma del contenido de triptófano libre y triptófano unido a proteína. Contenido de triptófano libre: el por ciento en peso de triptófano libre del grano de soya o la harina integral de soya. Contenido de triptófano unido a proteína: el por ciento en peso de triptófano que se incorpora en proteínas o péptidos en la semilla de soya o la harina integral de soya. Las frases "triptófano unido a proteína(s)" y "triptófano unido a péptido(s)", se usan recíprocamente en la presente.
Variedades de soya de alto contenido de triptófano La harina integral de soya de alto contenido de triptófano de la presente invención implica el uso de una variedad o varias variedades de soya de alto contenido de triptófano. Existen varios métodos para producir una variedad de soya de alto contenido de triptófano. El triptófano en el grano de soya existe en dos formas diferentes: unido a proteína y libre. Procedimientos técnicos para aumentar la concentración de triptófano libre en el grano, incluyen: 1 ) aumento de la síntesis, 2) disminución de la degradación, o 3) aumento del transporte del sitio de síntesis hacia el sitio de almacenamiento. Además, la combinación de cualquiera o todos los procedimientos anteriores puede usarse parar lograr resultados óptimos. La síntesis incrementada de triptófano en plantas de soya puede lograrse, 1 ) sobreexpresando una enzima o enzimas clave en la vía de biosíntesis, o 2) expresando por lo menos una enzima clave en la vía de biosintesis que sea menos sensible o insensible a la inhibición por retroalimentación, en comparación con la enzima endógena correspondiente.
Ejemplos de estos métodos se describen en la patente de E.U.A. números de publicación 2003/0097677 y 2003/0213010, incorporada en la presente como referencia. La degradación disminuida de triptófano puede lograrse, 1 ) reduciendo la cantidad de las enzimas responsables de la degradación, o 2) reduciendo la eficacia de las enzimas de degradación expresando un inhibidor de esa enzima, o 3) expresando una forma mutante de la enzima de degradación que inhibiría competitivamente la actividad de la enzima nativa. La cantidad de la enzima puede reducirse mediante técnicas de supresión de genes, tales como supresión antisentido, co-supresión sentido, interferencia de ARN u otras técnicas bien conocidas en la materia. Las plantas poseen formas múltiples de transportadores de aminoácidos caracterizados de acuerdo a su carácter específico por aminoácidos individuales, o afinidad hacia los mismos. La sobreexpresión de un transportador de triptófano o la expresión de un transportador de triptófano más efectivo, facilitaría el transporte de triptófano de los plastidios hacia otros compartimientos tales como el espacio citosólico, el espacio extracelular o las vacuolas. Véase, por ejemplo, la patente de E.U.A. número de publicación 2003/0188332. El triptófano unido a proteína puede incrementarse sobreexpresando una proteína de reserva que contenga un alto nivel de triptófano. La proteína de alto contenido de triptófano puede ser una proteína nativa o una forma modificada de una proteína nativa. Ejemplos de estos métodos se describen en las solicitudes del PCT WO 98/45458, WO 98/20133 y WO 99/29882. Además, el triptófano unido a proteína puede incrementarse sobre una base en por ciento en peso, incrementando la concentración general de proteína en el grano de soya, respecto a otros componentes tales como carbohidrato y lípido. Pueden obtenerse soyas de alto contenido de proteína, seleccionando el germoplasma natural de las soyas o las poblaciones de soyas mutantes. Otro método para incrementar el triptófano unido a proteína, estriba en suprimir la expresión de proteínas de reserva nativas que tengan un contenido inherentemente bajo de triptófano. En este método, la composición de aminoácidos del grano cambia a favor de mayores niveles de triptófano en comparación con una línea progenítora no suprimida. Un ejemplo de este método, como se aplica específicamente al maíz, pero aplicable a soyas, se describe en la patente de E.U.A. 6,326,527. Otro método para incrementar el triptófano unido a proteína en soyas, estriba en diseñar las secuencias de ácido nucleico que codifican para una proteina de reserva principal, sustituyendo los codones de triptófano en lugar de aquellos que codifican para otros aminoácidos. La proteína expresada resultante, de esta manera, tiene mayores niveles de triptófano, incrementando de esta manera el nivel de triptófano total en la planta. Un ejemplo de este método se describe en la patente de E.U.A. número de publicación 2003/0200558.
En otro método, pueden incrementarse los niveles de triptófano libre en un tejido objetivo, y al mismo tiempo puede crearse una trampa complementaria de proteínas, lo cual resulta en un incremento en el triptófano unido a proteina. Un ejemplo de este método se describe en la patente de E.U.A. No. 6,080,913. El experto en la técnica reconocerá que existen otros métodos para producir un grano de soya que tenga un alto contenido de triptófano, y que pueden usarse para generar la harina integral de soya de alto contenido de triptófano de la presente invención.
Procesamiento de la soya y productos de soya En un aspecto de la presente invención, soyas de alto contenido de triptófano se procesan en harina integral de soya de alto contenido de triptófano. Muchos métodos se conocen para el procesamiento de soyas crudas en harina integral de soya. La harina integral de soya de alto contenido de triptófano de la presente invención, puede prepararse usando estos métodos para procesar grano de soya de alto contenido de triptófano. Procedimientos ilustrativos para la preparación de harina integral de soya, incluyen aquellos enseñados en las patentes de E.U.A. 4,992,294; 5,225,230; 5,773,051 ; y 5,866,192. Típicamente, los procedimientos comerciales de soya comienzan con el paso de recibir las soyas del campo mediante cualquier medio de transporte convencional. Las soyas se reciben típicamente en una condición sucia y con frecuencia húmeda, y pueden limpiarse con un tamiz vibratorio. En este paso, las soyas se separan del material diferente de la soya, por ejemplo, rocas, varas, hojas, tallos, suciedad, semillas de malas hierbas y fragmentos no deseados de soyas. Las soyas limpias, en combinación con los hollejos sueltos que no son removidos por el tamiz vibratorio, son transferidas hacia un aspirador en el cual la mayor parte de los hollejos sueltos restantes son removidos por aire. Las soyas se transfieren entonces al depósito, y los hollejos sueltos removidos se colectan como un subproducto para procesamiento adicional. En este punto en el procesamiento, las soyas contienen típicamente aproximadamente 12% de agua, pero el contenido de agua real de las soyas puede variar con base en un sin número de diferentes factores. Si el contenido de agua de las soyas es mayor de aproximadamente 12%, entonces las soyas pueden someterse a un paso de secado para reducir el contenido de agua abajo de aproximadamente 12% antes de que se pongan en almacenamiento. El control del contenido de agua es esencial para prevenir la contaminación por mohos y microbios durante el almacenamiento. Los procedimientos del procesamiento desde este punto hacia delante pueden variar, dependiendo de los productos finales deseados. Por ejemplo, las soyas pueden ser descascaradas primero usando equipo convencional tal como rodillos de agrietamiento o molinos trituradores, en combinación con un sistema de aspiración convencional. En forma alternativa, los hollejos pueden no ser removidos antes del procesamiento adicional. Véase, por ejemplo, la patente de E.U.A. No. 5,225,230. Para desactivar factores antinutricionales, tales como inhibidores de tripsina, las soyas pueden someterse a calor por un período establecido antes de los pasos de agrietamiento, molienda o trituración. Para procedimientos de agrietamiento, soyas limpias, secas y enteras son provistas hacía molinos de rulos toscamente corrugados o "cilindros trituradores". Estos cilindros trituradores pueden tener una o más series de rodillos. Se forman piezas de soya, denominadas "rajas". El propósito del paso de agrietamiento, es aumentar al máximo las piezas que son de 1/4 a 1/8 del tamaño de la soya de partida, y reducir al mínimo la formación de finos, que son piezas menores de 1 mm de diámetro. Desde los molinos de agrietamiento, partículas de soyas enteras (rajas) son transportadas hacia sistemas de deshollejamiento por aspiración de etapas múltiples, los cuales usan típicamente de 1 a 3 etapas. Cada etapa consiste de un aspirador y un sistema de tamizado por tamaño. En cada etapa, los hollejos ricos en fibra son removidos primero por medio de una corriente de aire de contracorriente y un ciclón. La fracción de pulpas magra en fibras y más pesada, es transportada hacia un sistema de tamizado que remueve por lo menos una fracción adicional por tamaño, y da una corriente para aspiración adicional. En forma alternativa, puede usarse tamizado antes de la aspiración. La corriente de "hollejos" se combina típicamente con otros subproductos de soya, y se usa como un ingrediente del pienso. Las pulpas una vez deshollejadas son entonces deshollejadas una segunda vez, para llevarlas hasta menos de aproximadamente 3% de fibra cruda (4.28% de fibra cruda sobre una base seca desgrasada), usando un procedimiento de pre-extracción comercial de 2 etapas. Sin embargo, los sistemas de una sola etapa pueden usarse también para dar pulpas. Las pulpas resultante son entonces acondicionadas con calor, tal como en un horno de cocción rotatorio o de apilamiento. Los tiempos de residencia de las rajas son típicamente de aproximadamente 20 a aproximadamente 40 minutos. Las temperaturas de descarga están típicamente en la escala de aproximadamente 48.8 a 82.2°C. Pueden usarse temperaturas de acondicionamiento más bajas si una mayor producción de finos en el descascarillador es tolerable. Las pulpas acondicionadas son alimentadas entonces hacia molinos de rulos uniformes denominados descascarilladores. Una fuerza mayor de aproximadamente 5.096 kg/cm2 se aplica típicamente a los rodillos. Espesores de hojuela menores de aproximadamente 0.75 mm, se producen de preferencia para obtener máxima recuperación de aceite en el paso de extracción de aceite subsiguiente. Opcionalmente, se eliminan los pasos de agrietamiento y deshollejamiento, o se practican después del paso de acondicionamiento. Una opción adicional sería expandir un porcentaje de las soyas descascaradas para formar "collares" antes de la extracción de aceite. Otras variaciones del procedimiento incluyen acondicionamiento antes del paso de agrietamiento, y eliminación del paso de deshollejamiento antes de la extracción de aceite. Una harina integral de soya de la presente invención producida en un procedimiento que tenga la variación de eliminación del paso de deshollejamiento, sería considerada como una harina integral de soya de alto contenido de triptófano y de alto contenido de fibra. Este producto podría ser un ingrediente de especialidad del pienso en una operación de producción porcina. El siguiente paso en el procedimiento para generar harina integral de soya, es la extracción de aceite. Este paso de extracción se realiza típicamente usando un solvente lipofílico, pero puede realizarse también mediante extracción mecánica. En este procedimiento, la harina integral de soya se pone en contacto con un solvente adecuado (por ejemplo, hexano) para remover el aceite hasta un contenido típicamente menor de aproximadamente 1 % en peso. Un ejemplo de un procedimiento de extracción con solvente convencional, se describe en la patente de E.U.A. No. 3,721 ,569. Sin embargo, si se desea una harina integral de soya de
"contenido completo de grasa", entonces la harina que posee aceite no se somete a la extracción de aceite (conocido también como grasa o lípido). En esta modalidad de la presente invención, el producto resultante sería una harina integral de soya de alto contenido de triptófano y de contenido completo de grasa. En esta etapa, la harina integral de soya desgrasada y extraída con solvente contiene típicamente aproximadamente 30% en peso de solvente. Antes de que sea usada como un pienso, la harina integral se procesa típicamente a través de un desolventizador-tostador (DT) que remueve el solvente residual y calienta la fracción de proteína suficiente, para inactivar a los inhibidores de tripsina y otros tóxicos de ocurrencia natural (agentes que impiden la fabricación del pienso). Típicamente, el vapor entra en contacto con la harina integral de soya, y el calor de vaporización liberado del vapor de condensación vaporiza el solvente, el cual es subsiguientemente recuperado y recirculado. Como una alternativa a la extracción con solvente, la harina integral de soya es desgrasada mecánicamente usando, por ejemplo, una prensa de fricción. Esta harina integral de soya mecánicamente extraída o "expelida", contiene típicamente entre aproximadamente 4 y aproximadamente 8% de aceite residual. Si el uso deseado de la harina integral es como un complemento del pienso para rumiantes, entonces la harina integral puede ser primero calentada y desecada en una forma especificada, tal como se enseña en la patente de E.U.A. No. 5,225,230, antes de que el aceite sea extraido mecánicamente. La harina integral de soya desgrasada es entonces desecada y típicamente molida o transformada a pellas, y entonces molida en un estado físico adecuado para su uso como un complemento alimenticio o como un pienso. Más procesamiento de la soya o la harina integral puede realizarse opcionalmente para hacer que el pienso resultante sea más aceptable, disponible y/o digestible en animales. Estos procedimientos incluyen la adición de enzimas o nutrientes, y tratamiento de la harina integral con calor. Además, puede practicarse más procesamiento de la harina, tal como transformación a pellas, para hacerla más compacta y densa en distribución. Más procesamiento de la harina integral de soya puede producir harina de soya, concentrados de proteína de soya y aislados de proteína de soya que tienen usos en alimentos y piensos y uso industrial. La harina integral de soya de alto contenido de triptófano de la presente invención puede procesarse además en cualquiera de los productos descritos a continuación. Harinas de soya se producen simplemente moliendo y tamizando la harina integral de soya desgrasada. Concentrados de proteína de soya, que tienen por lo menos aproximadamente 65% en peso de proteína, se obtienen removiendo material soluble de carbohidratos de la harina integral de soya desgrasada. Extracción con alcohol acuoso (60 a 80% de etanol en agua) o lixiviación en ácido al pH isoeléctrico de 4.5 de la proteína, son los métodos más comunes para remover la fracción soluble de carbohidratos. Se ha desarrollado una miríada de aplicaciones para concentrados de proteína de soya y concentrados texturizados de soya, en alimentos procesados, carne, aves de corral, peces, cereales y sistemas lácteos, cualquiera de los cuales puede usarse con la harina integral de soya de alto contenido de triptófano de la presente invención. Aislados de proteína de soya se producen de preferencia a través de aislamiento químico estándar, extrayendo la proteína de la hojuela de soya desgrasada a través de solubilización (extracción con álcali a pH 7 a 10), y separación seguida de precipitación isoeléctrica. Como resultado, los aislados tienen por lo menos aproximadamente 90% en peso de proteína. Tienen a veces alto contenido de sodio y minerales (contenido de ceniza), una propiedad que puede limitar su aplicación. Sus aplicaciones principales han sido en la sustitución de productos lácteos, tales como en fórmulas infantiles y sustitutos de leche. Las harinas de soya se usan con frecuencia en la fabricación de diluyentes y análogos de carne, alimentos para mascotas, ingredientes de panificación y otros productos alimenticios. Productos alimenticios obtenidos de harina y el aislado de soya, incluyen alimento para bebés, productos de confitería, cereales, bebidas nutritivas, fideos, levadura, cerveza, cerveza de fermentación alta, y similares. El experto en la técnica reconocerá que pueden hacerse variaciones en los procedimientos descritos anteriormente, sin que se aparten del espíritu de la presente invención. La harina integral de soya de alto contenido de triptófano de la presente invención, puede procesarse además en cualquiera de los productos descritos anteriormente.
Formulaciones de pienso La harina integral de soya de alto contenido de triptófano de la presente invención se usa en varias formulaciones de pienso. En una modalidad preferida, la harina integral de soya de alto contenido de triptófano de la presente invención se usa en formulaciones de pienso para animales de estómago simple, tales como cerdos y aves de corral. Debido al mayor contenido de triptófano de la harina integral de soya de la presente invención, los regímenes de inclusión se reducen comúnmente en comparación con la harina integral de soya de mercadería. El uso de la harina integral de soya de la presente invención en formulaciones de pienso, reducirá o eliminará la necesidad de añadir fuentes exógenas de triptófano. Estas características de la harina integral de soya de la presente invención proveen el beneficio para el productor y formulador de animales, de que tenga más opciones en la formulación del pienso. La harina integral de soya de alto contenido de triptófano de la presente invención le permite a un formulador usar ingredientes menos costosos en piensos, que disminuyen el costo del pienso para los productores de animales. Mostrada en el cuadro siguiente, es una comparación de dietas de criadores de pollos de engorde acelerado usando la harina integral de soya de alto contenido de triptófano de la presente invención (C), una formulación sin subproductos animales (A), y una formulación con subproductos animales (B). Como puede verse, pudiéndose usar harina integral de carne y huesos (MBM) y harina integral de gluten de maíz con la harina integral de soya de alto contenido de triptófano (HT) de la presente invención, el costo por tonelada de pienso se reduce de 4 a 6 dólares.
Enlistados en el cuadro siguiente, son ingredientes del pienso y formulaciones de pienso seleccionados, y su contenido de proteína cruda (CP), lisina (Lys) y triptófano (Trp). Puede verse que pueden usarse ciertos ingredientes que contienen bajo contenido de triptófano y sin embargo alto contenido de proteína, en formulaciones con la harina integral de soya de alto contenido de triptófano de la presente invención.
DDGS denota grano desecado de destilador con ingredientes solubles Datos extraídos de aves de corral NRC (1994) y cerdos NRC (1998) La presente invención se detalla además en los siguientes ejemplos, los cuales se ofrecen a manera de ilustración, y de ninguna manera se pretende que limiten la presente invención.
EJEMPL0 1
Este ejemplo describe la generación de soyas transgénicas de alto contenido de triptófano, usadas para preparar la harina integral de soya de alto contenido de triptófano de la presente invención. Las soyas de alto contenido de triptófano designadas como
GM_A15238:0015, se generaron como es descrito por Weaver et al. (patente de E.U.A. número de publicación 2003/0213010, ya incorporada en la presente como referencia). En resumen, plantas de soya fueron transformadas con el vector pMON39325 que contenía la secuencia codificante para una subunidad alfa de antranilato sintasa (AS) de maíz insensible a la retroalimentación, dirigida por un promotor 7S a'. Un evento que contenía un alto nivel de triptófano se seleccionó y se nombró como GM_A15238. Semillas R1 de este evento se desarrollaron bajo condiciones de invernadero para generar plantas R1. Mediante el uso de la prueba Invader®, se hicieron identificaciones (Third Wave Technologies, Inc., Madison, Wl) de plantas homocigóticas y heterocigóticas. Una planta homocigótica positiva para genes (GM_A15238:0015) y una planta homocigótica negativa para genes (GM_A15238:0017) se seleccionaron y promovieron para más generaciones. La generación de grano de soya para la preparación de harina integral de soya de alto contenido de triptófano se ejecutó bajo la guía de la regulación de la USDA para material transgénico regulado (véase, por ejemplo, 7 CFR §340).
EJEMPLO 2
Este ejemplo expone métodos de análisis para triptófano libre y total, y contenido total de proteína en semillas y harina integral de soya.
Triptófano libre Se detectan aminoácidos en la harina integral de soya, usando una pre-derivatización de aminas primarias en columna con o-ftalaldehído (OPA). El aducto de aminoácidos resultante, un isoindol, es hidrofóbico y posee excelentes características de fluorescencia, las cuales pueden detectarse entonces en un detector de fluorescencia. Mediante el uso de cromatografía de fase invertida, se logra separación a través del carácter hidrofóbico de los grupos R localizados en cada aminoácido. Para ayudar a estabilizar al fluoróforo, se añade un tiol tal como 2-mercaptoetanol o ácido 3-mercaptopropiónico. Se muelen muestras de harina integral y semillas hasta finura en tamiz, de 1 mm o más finas. Se almacenan muestras molidas a 5°C antes del análisis. Para el análisis, las muestras se llevan a temperatura ambiente, y entonces se pesan directamente en tubos de centrífuga cónicos (capacidad de (2.0 ml). La relación de muestra a solvente de extracción es igual a o menor de 30 mg/ml. Una solución de ácido trifluoroacético (TCA) a 5%, (No. de parte VW3372-1 , VWR Scientific, West Chester, PA) se añade a cada muestra, y se mezcla entonces por acción de remolino por aproximadamente 30 minutos. Se deja que las muestras se asienten durante la noche (16 horas), para asegurar la terminación de la extracción. Las muestras se mezclan entonces por acción de remolino por aproximadamente 30 minutos, se centrifugan por 30 minutos a 3000 rpm, y el solvente se guarda y se almacena a -80°C antes del análisis. Los aminoácidos se analizan mediante CLAR (modelo 1100,
Agilent Technologies, Inc., Palo Alto, CA) con detección de fluorescencia (FLD) y una columna Zorbax Eclipse-AAA, XDB C-18, columna protectora Zorbax Eclipse-AAA, y los siguientes parámetros: Tiempo analítico para emprender el método: 14.0 minutos. Tiempo total transcurrido por ciclo: aproximadamente 17 minutos
Tamaño de muestra típico y minimo: Típico: 50 mg Mínimo: 30 mg Escala analítica típica: 7.8-800 pmoles/µL. Las fases móviles son, (A) regulador de pH de Na2HP04 40 mM a pH 7.8 con azida de sodio a 0.001 %, y (B) acetonitrilo: MeOH: H20
(45:45:10 v/v). Todos los reactivos son de calidad adecuada para CLAR, y todos los solventes son de calidad adecuada de alta pureza de Honeywell,
Burdick y Jackson (Muskegon, Michigan). A continuación se da un esquema que muestra el gradiente de la fase móvil usada y los ajustes de CLAR.
Tiempo % de E (minutos) 0.00 5.0 1.00 5.0 9.80 35.0 12.00 100.0 12.50 5.0 14.00 5.0
Temperatura: 40°C
Flujo en la columna: 2.00 mL/minuto
Ajustes de FLD: Excitación: 340 nm
Emisión: 450 nm Anchura del pico: > 0.2 minutos Ganancia de PMT: 10 Exploración de
fluorescencia: Escala de excitación: 220-380 nm, paso 5 nm Escala de emisión: 300-500 nm, paso 5 nm
El análisis de proteína cruda siguió el método oficial de la AOAC® 990.03 (2000), (AOAC® International, Gaithersburg, MD); y los perfiles
de aminoácidos siguieron el método oficial de la AOAC® 982.30 E (a,b,c),
CHP. 45.3.05 (2000).
EJEMPLO 3
Este ejemplo expone la producción de harina integral de soya a la escala de planta piloto. La harina integral de soya de la presente invención, usada en las pruebas de alimentación descritas en la presente, se preparó a una escala de planta piloto, mediante un procedimiento de extracción con solvente. Las soyas de alto contenido de triptófano, GM_A15238:0015 (descrita en el ejemplo 1 ), así como la línea progenitora A4922 (Asgrow Seed Company, Des Moines, IA) y la isolínea transgénica negativa, GM_A15238:0017, se limpiaron y se secaron entonces en un desecador Behlan Wicks (Behlen Manufacturing Company, Columbus, NE) hasta entre 10 y 10.5% de humedad. Las soyas limpias y desecadas se almacenaron entonces en cajones portátiles cubiertos por 1 a 3 días, para permitir que las pulpas se aflojaran de los hollejos. Los frijoles se alimentaron entonces en un molino de agrietamiento de cadena sencilla Ferrell-Ross (A. T. Ferrell Company Inc., Bluffton, IN). Los rodillos de agrietamiento operaron a temperatura ambiente a un ajuste de espacio de 8, que corresponde a 1.9 mm. Los rodillos operaron a una relación de velocidad diferencial de 1.5:1 , corriendo el rodillo más lento a 700 ppm. Las rajas producidas de los molinos de agrietamiento fueron transportadas hacia un sistema de deshollejamiento aeromecánico de etapas múltiples (aspirador Kice Zigzag, Kice Industries, Wichita, KS) para remover los hollejos de las pulpas. El aspirador fue operado a una presión absoluta de 0.0025373 a 0.0060895 kg/cm2. Los hollejos resultantes fueron colectados y alimentados en un molino triturador. El producto del molino triturador fue enviado hacia una mesa de gravitación, en donde la fracción rica en pulpa se separó de los hollejos y se colectó. Las pulpas colectadas de esta forma se mezclaron con la fracción de rajas aspiradas (fracción de pulpas mezcladas) antes del descascarillamiento. La fracción de pulpas mezclas fue transportada entonces a 66-188 kg/hora a un acondicionador Scott Tenderblend (modelo número SJC2, Scott Equipment Company, New Prague, MN), y calentada hasta obtener una temperatura de salida de 55 a 67°C y contenido de humedad de 9.5%. La fracción de pulpas mezcladas acondicionadas fue alimentada en un rodillo de descascarillamiento Roskamp modelo 2862 (71.12 cm de diámetro x 157.48 cm de ancho, CPM Roskamp Champion, Waterloo, IA), en donde fueron descascaradas hasta un espesor de 0.23-0.36 mm, a 60°C, usando un ajuste de espacio de 0.0254 cm. Las hojuelas fueron alimentadas entonces a un extractor de percolación Crown Iron Works modelo 2 (Crown Iron Works Co., Roseville, MN) para la extracción de aceite. El extractor se operó usando un tiempo de residencia de aproximadamente 37 minutos, una relación en peso de hexano a harina integral de 1 :1 , y un rendimiento de aproximadamente 140 kg/hora. La harina integral extraída con solvente fue transportada entonces por medio de un pre-desolventizador Crown Schnecken hacia un tostador desolventizador (DT) Crown de dos plataformas. El pre-desolventizador fue operado bajo una presión de 0.0005074 kg/cm2 para proveer una temperatura de descarga de 50°C. El DT fue operado bajo las siguientes condiciones: temperatura de la plataforma superior de 91 a 104°C; temperatura de la plataforma inferior de 101 a 103CC; y temperatura de vapor del DT de 75 ± 5°C. La harina integral resultante tuvo un nivel de humedad de salida de 16 a 19%, y un nivel de ureasa que correspondió a un aumento de pH de 0.15 ± 0.5. La harina integral desolventizada fue secada entonces hasta un nivel de humedad de 8.5 a 9.5%, y entonces molida en un molino triturador hasta un tamaño de partícula bastante pequeño, para que pasara a través de un tamiz de 0.1875 cm. Las harinas integrales de soya resultantes se usaron en pruebas de estabilidad y en pruebas de piensos para pollos de engorde acelerado, descritas a continuación en la presente.
EJEMPLO 4
Este ejemplo describe y compara el contenido de proteína y triptófano de harinas integrales de soya comercial y de alto contenido de triptófano, y el grano de soya correspondiente usado para producir las harinas integrales. Mostrados a continuación en el cuadro 2, están los resultados del análisis de harina integral de soya de alto contenido de triptófano (HT SBM) de la presente invención, harina integral de soya de mercadería, soyas de mercadería y una harina integral control. Las harinas integrales de soya control y de alto contenido de triptófano fueron procesadas a la escala piloto como se describió en el ejemplo 3. Incluidos también en el cuadro 2 están valores para un aislado de soya y un concentrado de soya, incluidos para comparación.
CUADRO 2 Análisis comparativo de soyas y harinas integrales de soya
Los métodos de análisis usados para generar el cuadro 2, se describen en el ejemplo 2.
EJEMPLO 5
Este ejemplo describe la determinación de estabilidad de triptófano libre en la harina integral de soya de alto contenido de triptófano de la presente invención, durante el procesamiento y el almacenamiento. Se usó la harina integral de soya de alto contenido de triptófano descrita en los ejemplos 3 y 4 anteriores, en las determinaciones de estabilidad descritas en la presente. Se tomaron muestras del procedimiento en varias etapas, y se analizaron para triptófano libre, como se describió en el ejemplo 2. Los resultados analíticos de estas muestras se resumen más adelante en el cuadro 3. Los resultados demuestran que no existe pérdida significativa de concentración de triptófano libre durante la producción de harina integral de soya de alto contenido de triptófano. La harina integral de soya acabada retuvo aproximadamente 98% del triptófano libre inicial contenido en el grano de soya, cuando fue normalizada a un estado desgrasado y deshollejado, y base libre de humedad. Como comparación, la harina integral de soya que se sometió a un tiempo de calentamiento adicional en el paso de DT de 90 minutos (harina integral de soya cocida excesivamente) tuvo una concentración significativamente menor de triptófano, indicando que fue posible la degradación bajo condiciones de calentamiento más severas.
CUADRO 3
Estabilidad y retención de triptófano libre durante el procesamiento
Muestra Triptófa no libre* (ppm) % de retención
Soya HT (entera) 5032 100% Harina integral de soya después de la 4755 94% extracción con hexano Harina integral de soya 4927 98% acabada Harina integral de soya cocida 4284 85% excesivamente** *Datos normalizados para un estado desgrasado y deshollejado, y base libre de humedad, para propósitos de comparación. **Se generó harina integral cocida excesivamente, aumentando el tiempo en el DT por 90 minutos.
Se realizaron pruebas de estabilidad para determinar la estabilidad del triptófano libre y total, durante el almacenamiento de la harina integral. Muestras de la harina integral de soya de alto contenido de triptófano,
descritas en los ejemplos 3 y 4 anteriores, se almacenaron a 4°C, 22°C y 38°C por 6 meses, en cámaras ambientales (Enconair modelo GC8-2H,
Enconair Ecological Chambers Inc., Winnipeg, Mannitoba, Canadá). Las muestras que se almacenaron a 38°C, fueron controladas también a 60% de
humedad. Una muestra de aproximadamente 600 gramos de harina integral
de soya de alto contenido de triptófano, fue contenida en tarros Nalgene. Se
analizaron submuestras en los puntos de tiempo especificados a continuación
en los cuadros 4 y 5, siendo realizado el análisis por duplicado en cada punto
de tiempo.
Los resultados se muestran en los cuadros 4 y 5. Los resultados indican que el triptófano libre y el triptófano unido a proteína, son estables en la harina integral de soya de alto contenido de triptófano de la presente invención, durante 6 meses, incluso a temperaturas elevadas (38°C).
CUADRO 4 Estabilidad del triptófano libre en harina integral de soya de alto contenido de triptófano durante el almacenamiento
CUADRO 5 Estabilidad del triptófano total en harina integral de soya de alto contenido de triptófano durante el almacenamiento
En los cuadros 4 y 5, cada punto de datos representa el promedio de 2 réplicas.
EJEMPLO 6
Este ejemplo describe un estudio de alimentación de pollos de engorde acelerado, usando una harina integral de soya de alto contenido de triptófano producida como se describió en el ejemplo 3. Se realizó un estudio de alimentación, usando un diseño de bloque aleatorizado que comprendía 7 tratamientos con dieta y 10 réplicas por tratamiento. Los tratamientos, el análisis de dos harinas integrales de soya, y las formulaciones de pienso usadas en el estudio, se describen en los cuadros
6 a 8. Setenta jaulas Petersime (Zulte, Bélgica) en 3 baterías, fueron divididas en 10 bloques (réplicas). Los bloques fueron distribuidos en forma tal que la posición y el nivel de las jaulas dentro de cada batería fuese un factor de bloqueo. Se usó un total de 560 pollos de engorde acelerado (aves) machos de la cepa Ross 308 (Welp Hatchery, Bancroft, IA) en esta prueba de 21 días. Cuando las aves tenían 7 días de edad, se pesaron, se asignaron aleatoriamente a corrales, y se inició la prueba. Las aves tuvieron acceso a voluntad a agua y pienso a lo largo del período de crecimiento. Se usaron dietas machacadas a través de todos los períodos de edad.
CUADRO 6 Descripción de los tratamientos para las pruebas de alimentación
CUADRO 7 Concentración medida de nutrientes de harina integra I de soya de prueba (%)
Control progenitor (progenitor Isolinea de tpptófano positiva de HT) (HT) Ceniza, % 6.060 6 150 Humedad, % 11 850 9 450 Grasa, % 0 850 1 200 Protema, % 49 940 50 710 ADF, % 3.000 3 250 NDF, % 5 500 5 750 Treonma 2 015 2 030 Cisteína 0 840 0 855 Valina 2.410 2 425 Metiomna 0 750 0 780 Isoleucina 2 240 2 245 Leucina 3 865 3 880 Fenilalanina 2 505 2 505 Histidina 1 325 1 340 Lisma 3 205 3 220 Arginma 3 615 3 600 Tpptofano 0 75 1 225 Se registraron mediciones de consumo de pienso y peso corporal a aproximadamente los días 7, 14, 21 y 28 de la prueba, para permitir el cálculo de la ganancia diaria promedio, consumo de pienso y relación pienso a ganancia durante los períodos 7-14, 14-21 , 21 -28 y general. Se registró también la mortalidad a lo largo de la prueba. La temperatura ambiente fue controlada a 32.2 ± -16.6°C en el día 1 , y disminuida entonces -17.2°C cada día hasta el final de la prueba, con altas y bajas diarias registradas. Hubo una iluminación por 23 horas usada para el experimento entero con un período de 1 hora de oscuridad de la media noche a la 1 de la mañana. Cada corral alojó 6 aves con una densidad creciente de 0.0522 m2 por ave al inicio de la prueba. El cuadro 9 muestra el análisis factorial de los datos de desempeño de pollos de engorde acelerado usando los tratamientos 2 a 7. Para propósitos de comparación, se enlista también el desempeño promedio del control. Las tendencias promedio son muy similares entre los períodos de realización de las pruebas. Los resultados de 7 a 28 días de edad, indican que hubo diferencias significativas para la relación de pienso: ganancia entre los efectos principales del nivel de harina integral de soya (valor P <0.0001 ). Debido a que las dietas fueron formuladas para que tuvieran al triptófano como el primer nutriente limitativo, la respuesta positiva de desempeño debida a los niveles de SBM crecientes, pudo atribuirse al contenido incrementado de triptófano. Los promedios de desempeño entre el efecto principal de la fuente de triptófano, confirman esta conclusión. Los tratamientos de SBM progenitora más triptófano libre (P+T, tratamientos 4 y 5) y SBM de ¡solínea de triptófano positiva (HT, tratamientos 6 y 7) tuvieron la misma cantidad de triptófano de la dieta, y sus desempeños fueron muy similares (relaciones de pienso: ganancia en 0 a 28 días de 1.611 y 1.624 para P+T y HT, respectivamente). Sin embargo, las aves provistas con dietas de SBM progenítora (tratamientos 2 y 3), que contenían un menor nivel de triptófano, dieron un desempeño significativamente más deficiente (relación de pienso: ganancia en 0 a 28 días de 1.801 ). Los resultados de la prueba indican además que el triptófano en la harina transgénica de alto contenido de triptófano (HT) es idéntica al triptófano sintético provisto exógenamente (P+T), con respecto al desempeño de las aves.
CUADRO 8 Composición de nutrientes e ingredientes en pruebas de biodisponibilidad. Los valores dados son sobre una base de % en peso
Menor nivel Mayor nivel Menor Mayor Menor nivel Mayor nivel de SBM de SBM nivel de nivel de
Ingredientes y Basal de SBM de SBM progenitora progenitora SBM de SBM de nutrientes sin SBM progenitora progenitora + triptofano + tpptofano isolinea isolinea libre libre positiva positiva
TrataTrataTrataTrataTrataTrataTratamiento miento miento miento miento miento miento 1 2 3 4 5 6 7
Maíz - molido 6689 46689 46689 46689 46689 46689 46689 fino Harina integral de gluten de maíz 28568 28568 28568 28568 28568 28568 28568
60% de proteina Aceite-maíz 3768 3768 3768 3768 3768 3768 3768
Almidón de maíz 10000 8254 6514 8240 6486 8207 6421 gelatinizado Masa flocosa 5776 4970 4166 4970 4166 Solka, 200 Fcc 5016 4259
SBM progenitora 2590 5171 2590 5171 L-tnptofano, 98% 00143 00285 SBM de iso nea positiva (HT) 2590 5171
Carbonato de 1591 1583 1575 1583 1575 calcio 1583 1576
Monofosfato 1526 1506 1486 1506 1486 1506 1487 dicalcico Premezcla de vitaminas para 0125 0125 0125 0125 0125 0125 0125 pollos de engorde acelerado Premezcla de minerales traza 0050 0050 0050 0050 0050 0050 0050 para aves de corral Sal 0428 0431 0 34 0431 0434 0431 0434
Cloruro de colina- 0191 0178 0164 0178 0164 0178 0164
60 Clorhidrato de L- 0807 0807 0807 0807 0807 0807 0807 lisina Treonina 0013 0013 0013 0013 0013 0013 0013
L-arginina base 0419 0419 0419 0419 0419 0419 0419 libre Color lago azul 0050 0050 0050 0050 0050 0050 0050
Total 10000 10000 10000 10000 10000 10000 10000
CUADRO 9 Interacciones y efectos principales de la fuente de triptófano y el nivel de SBM sobre el desempeño de pollos de engorde acelerado
Tratamiento 7-14d 14-21d 21-28d 0-28d Relación pienso: ganancia Basal 2.58 2.40 2.49 2.46
Efectos principales Fuente de triptófano Progenitor 1.758a 1.784a 1.773a 1.801a Progenitor + 1.526b 1.603b 1.610b 1.611b triptófano Post- 1.523b 1.626b 1.670b 1.624b isolínea Nivel de SBM Bajo 1.750a 1.818a 1.792a 1.809a Alto 1.461b 1.533b 1.553b 1.520b
Interacciones Progenitor Bajo 1.932 1.957 1.914 1.979 Alto 1.618 1.628 1.632 1.623
Progenitor + Bajo 1.675 1.739 1.682 1.728 triptófano Alto 1.392 1.481 1.528 1.481
Post-isolínea Bajo 1.673 1.762 1.804 1.755 Alto 1.373 1.490 1.501 1.461
Estadística Fuente de triptófano Valor P <.0001 <.0001 <.0001 <.0001 SEM2 0.017 0.015 0.029 0.015 Escala 0.053 0.046 0.092 0.048 crítica3 Nivel de SBM Valor P <.0001 <.0001 <.0001 <.0001 SEM 0.014 0.012 0.023 0.012 Escala 0.041 0.036 0.072 0.037 crítica Fuente x nivel Valor P 0.8391 0.0310 0.1377 0.0549 SEM 0.024 0.021 0.041 0.021 EJEMPLO 7
Este ejemplo describe la generación de variedades de soya de alto contenido de triptófano y alto contenido de proteína, útiles para preparar la harina integral de soya de alto contenido de triptófano de la presente invención. Soyas, en la generación R3, que son homocigóticas para el gen alfa de antranilato sintasa del maíz (descrito en la patente de E.U.A. número de publicación 2003/0213010), fueron cruzadas con una variedad de soya de alto contenido de proteína EXP3103REN (descrita en la solicitud del PCT PCT/US05/002503), para producir semilla F1. La semilla F1 resultante se sembró y se desarrolló hasta la madurez para producir semilla F2. La semilla F2 resultante se sembró, y las plantas resultantes fueron genotipificadas con respecto a resistencia a glifosato y contenido de triptófano. Se seleccionaron las plantas identificadas como heterocigóticas para los genes de alto contenido de triptófano y de resistencia a glifosato. La semilla F2:3 resultante se colectó en una cosecha de plantas individuales, y se analizó para triptófano libre (descrito en el ejemplo 2 anterior), contenido total de proteína y contenido total de aceite, usando metodologías bien conocidas en la técnica. Los resultados de las selecciones F2:3 indican que el fenotipo de alto contenido de triptófano es expresado en un germoplasma de alto contenido de proteína, a aproximadamente la frecuencia esperada, mientras que mantenía el nivel de aceite aceptable (cuadro 10).
CUADRO 10 Efectos de los niveles de alto contenido de proteína sobre el contenido de triptófano en soyas transgénicas
Una sola línea de cada uno de los eventos descritos en el cuadro 10, se fomentó para pruebas de campo para evaluar los aspectos de composición de la semilla, tolerancia al herbicida glifosato y agronomía general. Las pruebas de campo usaron un diseño de lote dividido aleatorizado con duplicados de los 3 siguientes tratamientos con glifosato: sin glifosato, 0.681 kg de equivalente de ácido (ae) de glifosato/A en V3 y R1 , y 0.681 kg de ae/A de glifosato en V3 y 1.362 kg de ae/A de glifosato en la etapa R1. Todos los lotes se cosechan en la madurez, y se analizan submuestras para triptófano, aceite, proteína, clorosis, necrosis, altura de la planta, madurez y rendimiento. Los resultados de las pruebas F2:4 confirman el resultado primario de que el rasgo de alto contenido de triptófano es expresado en el germoplasma de alto contenido de proteína. Además, los resultados indican que la presencia del rasgo de alto contenido de triptófano no afecta la tolerancia al glifosato. Este ejemplo provee una fuente de soya adicional para su uso en la generación de la harina integral de soya de alto contenido de triptófano de la presente invención. Estas soyas se procesan en harina integral de soya de alto contenido de triptófano como se describió anteriormente en el ejemplo 3. Mientras que la presente invención se ha descrito en esta solicitud de patente haciendo referencia a los detalles de las modalidades preferidas de la presente invención, se entenderá que la descripción se usa en un sentido ilustrativo más que limitativo, ya que se contempla que fácilmente ocurrirán modificaciones para los expertos en la técnica dentro del espíritu de la presente invención y el alcance de las reivindicaciones anexas.
Claims (1)
1.2% en peso; y b) extraer un aceite de dicho grano para producir una harina integral de soya. 34.- El método de conformidad con la reivindicación 33, caracterizado además porque dicho grano tiene un contenido de triptófano libre mayor de 0.15% en peso.
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