SK167699A3

SK167699A3 - Carbohydrate-based enzyme granulates

Info

Publication number: SK167699A3
Application number: SK1676-99A
Authority: SK
Inventors: Rudolf Carolus Maria Barendse; Gabriel Marinus Henri Meesters; Hans-Peter Harz
Original assignee: Dsm Nv
Priority date: 1997-06-04
Filing date: 1998-06-04
Publication date: 2000-09-12
Also published as: HK1022718A1; CZ299636B6; PL337464A1; CA2292953A1; CA2292955A1; EP0986313A2; ID24116A; WO1998054980A2; CN1268029A; IL133280A0; PT986313E; BR9809919B1; TR199903010T2; AU741828B2; ES2272005T3; GB2340834B; GB9928690D0; ID24680A; CN1315397C; PL194079B1

Description

ENZÝMOVÉ GRANULÁTY NA BÁZE UHĽOVODÍKOV

Oblasť techniky

Predložený vynález sa týka enzýmových preparátov, zvlášť kŕmnych enzýmov, granulátov obsahujúcich uhľovodík (napr. škrob) a metód na prípravu takýchto granulátov, ktoré obsahujú enzým. Tieto jedlé granuláty môžu byť potom využité ako krmivo.

Doterajší stav techniky

Použitie rozličných enzýmov v živočíšnej potrave, napr. pre dobytok, sa stáva temer bežnou praxou. Tieto enzýmy sú obyčajne produkované kultivovanými mikroorganizmami vo veľkoobjemových fermentoroch, ktoré fungujú ako producenti priemyselných enzýmov. Na konci fermentácie výsledný „bujón“ je obyčajne podrobený sérii filtračných krokov na oddelenie biomasy (mikroorganizmov) od žiadaného enzýmu (v roztoku). Enzýmový roztok je potom predávaný buď ako kvapalný (často po pridaní rozličných stabilizátorov) alebo je spracovaný a predáva sa v suchom stave.

Tekuté a suché enzýmové preparáty sú komerčne používané v krmovinárskom priemysle. Tekuté prípravky môžu byť pridané k potrave po peletizácii, aby sa tak zabránilo tepelnej inaktivácii enzýmu(ov), ktorá by sa mohla vyskytnúť počas peletizuj úceho procesu. Avšak množstvá enzýmu vo finálnych potravinových prípravkoch sú obyčajne veľmi malé, čo spôsobuje ťažkosti pri dosiahnutí homogénnej distribúcie enzýmu v potrave, a je všeobecne známe, že v tekutom stave je ich ťažšie t

mixovať tak ako suché prísady. Okrem toho, je potrebné špeciálne (drahé) zariadenie na pridanie kvapalín k potrave po peletizácii, ktoré nie je dostupné vo všetkých továrňach na krmivá (spôsobené osobitnými výdavkami).

Na druhej strane, suché preparáty enzýmu(ov), majú nevýhodu tepelnej inaktivácie enzýmov počas peletizácie. Preferované výrobné postupy v potravinárskom priemysle obsahujú peletizáciu parou, kde potrava je podrobená parnej injekcii(ám) pred peletizáciou. V nasledujúcom peletizujúcom kroku potrava je tlačená cez matricu alebo lisovadlo a výsledné pásy sú rezané na vhodné pelety rozličnej dĺžky. Vlhkosť bezprostredne pred peletizáciou je obyčajne medzi 18 % a 19 %. Počas tohto procesu teplota môžu stúpnuť na 65-95 °C. Kombinovaný účinok vysokej vlhkosti a vysokej teploty je škodlivý pre väčšinu enzýmov. S týmito nevýhodami sa taktiež stretneme v iných typoch termomechanických postupov, takých, ako je extrudovanie a expanzia.

Za účelom prekonania týchto problémov EP-A-0,257,996 (Cultor Ltd) navrhuje, že stabilita enzýmov v potrave môže byť zvýšená prípravou enzýmu „premixom“, kedy roztok, ktorý obsahuje enzým je absorbovaný do zrnitého nosiča obsahujúceho prášok a premixáž je potom peletizovaná a sušená. Avšak tieto premixy pomocou prášku nie sú vhodné pre pomalé metódy spracovania (cestu podobné premixovanie) do granúl, ako je nízkotlakové extrudovanie, alebo vysokostríhacia granulácia, pretože premix na báze prášku má glejovitý charakter.

Rôzni výrobcovia enzýmových preparátov vyvíjali alternatívne receptúry postupov, so snahou zlepšiť stabilitu suchých enzymatických produktov počas peletizácie a skladovania

EP-A-0,569,468 (Novo Nordisk) predkladá receptúru zloženú z „T-granulátu“, obsahujúceho enzým, ktorý je potiahnutý vysoko taviacim voskom alebo tukom, údajne, aby sa zlepšila odolnosť voči peletizujúcim podmienkam. Granulát je pripravený mixovaním suchého anorganického plniva (napr. síran sodný) s roztokom enzýmu vo vysokostrihacom granulátore. EP-A-0,569,468 popisuje, že ktorýkoľvek užitočný efekt potiahnutia s ohľadom na peletizujúcu stabilitu je špecifický pre typ zbaľovaného granulátu, ktorý v tomto prípade je na báze síranu sodného ako plniva. Avšak absorbčná kapacita týchto (síran sodný) plnív je menšia, než takých nosičov, ako je prášok, ktorý je nevhodný v prípade, keď je potrebné produkovať koncentrovanejšie granuláty obsahujúce enzým.

Okrem toho, granuláty majú širokú distribúciu veľkosti častíc, preto je vonkoncom ťažké získať homogénnu koncentráciu enzýmu. Ďalej, vhodnosť enzýmu pre živočíchov je znížená voskovým alebo tukovým obalom.

WO-A-97/16076 (Novo Nordisk) tiež odkazuje na použitie voskov a iných vo vode nerozpustných zlúčenín v časticiach, ale tu sú použité ako základný materiál.

Preto je potrebná stabilná formulácia enzýmov, ktoré sú umiestnené na nosiči, ktorý je vhodný pre granulačné metódy, iné než je peletizácia, a ktorý má vysokú absorbčnú kapacitu.

Podstata vynálezu

Prvým aspektom predloženého vynálezu je poskytnutie postupu na prípravu granulátu obsahujúceho enzým, vhodného na využitie v živočíšnej potrave, postup zahrňujúci spracovanie enzýmu, pevného nosiča obsahujúceho aspoň 15 % (v/v) jedlého uhľovodíkového polyméru a vodu vo vhodnom relatívnom množstve na získanie granúl obsahujúcich enzým, a následné sušenie granúl. Granulát, obsahujúci enzým, produkovaný týmto postupom (ktorý vytvára druhý aspekt vynálezu, ktorý tiež obsahuje granulát, zahrňujúci suché granuly vytvorené z enzýmu a pevného nosiča, ktorý obsahuje aspoň 15 % (v/v) jedlého uhľovodíkového polyméru) snaží sa vyriešiť, alebo aspoň zmierniť problémy, týkajúce sa predchádzajúcich postupov.

Vynález môže takto poskytovať výrobné postupy na prípravu enzýmových preparátov vo forme granulátov, kde sa uhľovodík používa ako nosič. Nosič môže byť vo forme častíc alebo v práškovej forme. Enzým a voda sú pokiaľ možno dodávané ako kvapalina obsahujúca enzým (prednostne voda) , tak ako roztok alebo kašovitá zmes, ktoré môžu byť mixované s pevným nosičom a dovoľujú absorbovať sa do nosiča. Počas alebo po mixovaní, kvapalina obsahujúca enzým a nosič, je spracovaná do granulátu, ktorý môže byť ďalej sušený. Použitie uhľovodíkového nosiča dovoľuje absorbciu veľkého množstva kvapaliny obsahujúcej enzým (a teda enzýmu). Zmes môže byť použitá na tvorbu plastickej hmoty alebo neelastickej hmoty, ktorá môže byť ľahko spracovaná do granúl, napr. je extrudovaná. Vhodný nosič je nevláknitý, čo umožňuje ľahšiu granuláciu: vláknitý materiál môže zabrániť granulách extrudovanim.

Niekoľko dokumentov predchádzajúcich technik sa odvoláva na pelety obsahujúce rôzne enzýmy, ale tieto objavy sa používajú ako detergenty, často v premývacích zlúčeninách. Predkladaná aplikácia, na rozdiel od predchádzajúcich, nachádza využitie v živočíšnej potrave a z tohto dôvodu granuláty vynálezu sú jedlé (zvieratmi) a tiež stráviteľné. Nebude preto prekvapujúce, že granuláty, granuly a zlúčeniny vynálezu sú bez mydla, detergentov a bielidla alebo bieliacich zlúčenín, zeolitov, spojív, plnív (T1O2, kaolín, silikáty, mastenec, atď.) a niekoľkých ďalších.

Jedlý uhľovodíkový polymér mal by sa vyberať tak, aby bol jedlý pre zvieratá, pre ktoré je krmivo určené a rovnako dobre stráviteľný. Polymér prednostne zahrňuje glukózu (napr. polymér obsahujúci glukózu) alebo (C6H₁₀O₅)_n jednotky. Prednostne uhľovodíkový polymér obsahuje α-D-glukopyranózové jednotky, amylózu (lineárny (l->4) α-D-glukánový polymér) a/alebo amylopektín (rozvetvený D-glukán s a-D(l->4) a α-D- (l->6) väzbami). Škrob je prioritný uhľovodíkový polymér. Ďalšie vhodné polyméry obsahujúce glukózu, ktoré môžu byť použité namiesto neho alebo pridané k škrobu, zahrňujú a-glukány, β-glukány, pektín (tak ako proto-pektín) a glykogén. Deriváty týchto uhľovodíkových polymérov, tak ako estery a/alebo estery sú taktiež brané do úvahy, i keď najlepšie je sa rôsolovitému škrobu vyhnúť. Vhodný uhľovodíkový polymér je nerozpustný vo vode.

V príkladoch tu popísaných je použitý škrob kukurice, zemiakov a ryže. Avšak, škrob získaný z iných (napr. rastlín, takých, ako sú zelenina alebo poľnohospodárske plodiny) zdrojov, ako sú tapioka, kasava, pšenica, kukurica, ságová palma, raž, ovos,

I * jačmeň, sladký zemiak, cirok alebo marantový škrob je taktiež možno rovnako aplikovať. Podobne oba, natívny alebo modifikovaný (napr. dextrín) typ škrobu, môžu byť použité vo vynáleze. Prednostne uhľovodík (napr. škrob) obsahuje málo alebo žiaden proteín, napr. menej než 5 % (v/v), tiež menej než 2 % (v/v), prednostne menej ako 1 % (v/v).

Bez ohľadu na typ škrobu (alebo iného uhľovodíkového polyméru) mal by byť vo forme, ktorá umožňuje ho využiť v živočíšnej potrave, inými slovami, v jedlom alebo v stráviteľnom stave.

Aspoň 15 % (v/v) pevného nosiča môže obsahovať uhľovodíkový polymér (taký ako škrob). Prednostne však, aspoň 30 % (v/v) pevného nosiča obsahuje uhľovodík, optimálne aspoň 40 % (v/v).

Výhodne hlavným komponentom pevného nosiča je uhľovodík (napr. škrob), napr. viac než 50 % (v/v), prednostne aspoň 60 % (v/v), výhodne aspoň 70 % (v/v) a optimálne aspoň 80 % (v/v). Tieto váhové percentá sa opierajú o celkovú váhu neenzymatických komponentov v konečnom suchom granuláte.

V postupe vynálezu enzým a voda môžu byť v tom istom zložení pred kontaktom s pevným nosičom. V tomto ohľade sa môže použiť enzým, kde kvapalinou je voda. Táto kvapalina môže byť roztok alebo kašovitá zmes, ktorá je získaná z fermentačného procesu. Tento fermentačný proces je obyčajne ten, pri ktorom je produkovaný enzým. Fermenfačný proces môže produkovať bujón, ktorý obsahuje mikroorganizmy, (ktoré produkujú žiadaný enzým) a vodný roztok. Tento vodný roztok, raz separovaný od mikroorganizmov (napr. filtráciou), môže byť kvapalina obsahujúca enzým, ktorá je použitá vo vynáleze. Takto prednostne použitou kvapalinou, obsahujúcou enzým, je filtrát.

Množstvo kvapaliny obsahujúcej enzým (a tak enzýmu), ktoré môže byť absorbované na nosič je obyčajne limitované množstvom vody, ktorá môže byť absorbovaná. Pre prírodný granulámy škrob sa to môže pohybovať medzi 25 -30 % (v/v) bez použitia zvýšených teplôt (ktoré zapríčiňujú napučanie škrobu). V praxi percento tekutého enzýmu, pridaného k uhľovodíku, bude často vyššie, pretože kvapalina obsahujúca enzým bude obyčajne obsahovať signifikantné množstvo pevnej látky. Enzymatický roztok môže obsahovať asi 25 % (v/v) pevnej látky, v dôsledku čoho môžu byť uhľovodík (škrob) a enzymatický roztok mixované v pomere uhľovodík:enzymatický roztok 0,5:1 do 2:1, napr. 1,2:1 do 1,6:1, tak ako v pomere asi 60 % (v/v) : 40 % (v/v). Prednostne množstvo kvapaliny pridanej k pevnému nosiču je také, že všetka voda je absorbovaná uhľovodíkom prítomným v pevnom nosiči.

Pri zvýšených teplotách, škrob a ostatné uhľovodíkové polyméry môžu pri napučaní absorbovať väčšie množstvo vody. Z tohto dôvodu uhľovodíkový polymér je schopný absorbovať vodu (alebo kvapalinu obsahujúcu enzým). Napríklad, kukuričný škrob môže absorbovať trikrát viac vody pri 60 °C a desaťkrát pri 70 °C. V predloženom vynáleze sa predpokladá použitie vyšších teplôt na absorbovanie väčšieho množstva kvapaliny obsahujúcej enzým a hlavne, ked' sa jedná špeciálne o termostabilné enzýmy. U týchto enzýmov preto mixovanie pevného nosiča a kvapaliny (alebo enzýmu a vody) môže byť uskutočnené pri zvýšenej teplote (napr. vyššou, ako je teplota prostredia), nad 30 °C, prednostne nad 40 °C a optimálne nad 50 °C.

Eventuálne môže mať túto teplotu kvapalina.

Avšak vo všeobecnosti, nenapúčacie podmienky pri nižšej (napr. teplote prostredia) teplote sú uprednostňované. Toto môže minimalizovať stratu aktivity vznikajúcej z nestability (tepelne citlivých) enzýmov pri vyšších teplotách. Vhodná teplota počas mixovania enzýmu a vody je od 20 ° do 25 °C.

Mechanické spracovanie použité v predkladanom vynáleze na výrobu zmesi enzýmu, vody (napr. kvapaliny obsahujúcej enzým) a pevného nosiča do granúl (inými slovami granulovanie) môže využívať známe technik/ používané v potravinárskom, í

krmovinárskom a enzýmovom výrobnom procese. Patrí sem expanzia, extrudovanie, sferonizácia, peletizácia, vysokostrihová granulácia, bubnová granulácia, aglomerácia vo fluidnom lôžku, alebo ich kombinácie. Tieto procesy sú obyčajne charakterizované vstupom mechanickej energie, tak ako poháňanie vrtule, rotácia miešacieho mechanizmu, tlak valcovacieho mechanizmu peletizujúceho prístroja, pohyb častíc rotujúcich po dne vo fluidnom lôžku aglomerátora alebo pohyb častíc v prúde plynu, alebo ich kombinácie. Tieto procesy umožňujú pevný nosič (napr. vo forme prášku) mixovať s enzýmom a vodou, napr. kvapalinou obsahujúcou enzým (vodný roztok alebo kašovitú zmes) a tak potom granulovať.

Pevný nosič môže byť mixovaný s enzýmom (napr. v práškovej forme), ku ktorému je potom pridaná voda, ako kvapalina, (alebo kašovitá zmes), (ktorá môže pôsobiť ako granulovacia tekutina).

Granulát (napr. aglomerát) je formovaný striekaním alebo nanášaním kvapaliny obsahujúcej enzým na nosič, vo fluidnom lôžku aglomerátora. V tomto prípade výsledné granuly môžu zahrňovať aglomerát, ktorý je produkovaný v aglomerátore vo fluidnom lôžku.

Dáva sa však prednosť mixovaniu kvapaliny obsahujúcej enzým a pevného nosiča a ďalej hneteniu zmesi. To môže zvyšovať plasticitu zmesi, čo uľahčuje granuláciu (napr. extrudovanie).

Keď je granulát formovaný extrudovaním, je to robené za nízkeho tlaku.

Má to svoje výhody, pretože teplota zmesi sa počas extrudovania nemení, alebo sa len málo zvýši. Nízkotlakové extrudovanie zahrňuje napr. extrudovanie vo Fuji Paudal košovom alebo kupolovom extrudátore. Prednostne extrudovanie nezvyšuje teplotu pri extrudovaní materiálu nad 40 °C. Extrudovaním sa prirodzene produkujú granuly (granuly sa môžu oddeľovať prechodom cez matricu) alebo sa môže použiť strihač.

Vhodné granuly majú obsah vody od 30 do 40 %, tiež od 33 do 37 %. Obsah enzýmu je vhodný od 3 do 15, tiež od 5 do 12 % (napr. aspoň 50 000 ppm).

Získané granuly sa môžu zaguľatiť, napr. sferonizáciou, v sferomizéri, napr. MARUMERISERi™ a/alebo spevňovaním. Granuly môžu byť sferonizované pred sušením, pretože to môže redukovať tvorbu prachu v konečnom granuláte a/alebo môže uľahčovať obaľovanie granulátu.

ΙΟ

Granuly môžu byť potom sušené, ako v sušiarni vo fluidnom lôžku, alebo v prípade aglomerácie vo fluidnom lôžku môžu byť sušené priamo (v aglomerátore) a získa sa (pevný suchý) granulát. Iné známe metódy na sušenie granúl v potrave, krmive

J alebo enzýmovom priemysle môžu byť použité kvalifikovanou osobou. Vhodný granulát je rozpustný.

Sušenie prebieha prednostne pri teplote od 25 do 60 °C, tiež od 30 do 50 °C.

Sušenie môže trvať od 10 minút do niekoľko hodín, tiež od 15 do 30 minút. Požadovaná dĺžka sušenia bude ovšem závisieť od množstva sušených granúl, ale ukazovateľom je čas 1 až 2 sekundy na kg granúl.

Po usušení granúl, výsledný granulát má vhodný obsah vody od 3 do 10 %, tiež od 5 do 9 %.

Poťahovanie, ktoré môže byť aplikované na granulát, dodáva ďalšie (napr. priaznivé) charakteristiky alebo vlastnosti, ako sú nízky obsah prachu, farba, ochrana enzýmu pred okolitým prostredím, rozličné enzýmové aktivity v jednom granuláte alebo ich kombinácia. Granuly môžu byť potiahnuté tukom, voskom, polymérom, soľou, masťou a/alebo krémom, alebo poťahovanie (napr. kvapalina) obsahuje (druhý) enzým alebo ich kombináciu. Je zrejmé, že môže byť aplikovaných niekoľko požadovaných vrstiev (rozličných) poťahovaní. Na aplikáciu poťahovania granulátov je vhodných veľa známych metód, ktoré obsahujú použitie fluidného lôžka, vysokostrihacieho granulátora, mixérového granulátora alebo Nauta mixéra.

Ďalšie prísady sa môžu inkorporovť do granulátu, napr. na zvýšenie peletizujúcej a/alebo skladovacej stability granulátu. Ďalej je diskutovaných viacero takýchto výhodných aditív.

Granulát môže obsahovať soli (napr. s pevným nosičom alebo vodou). Prednostne môže byť pridaná (ako je navrhnuté v EP-A-0,758,018) anorganická soľ(soli), ktoré zlepšujú stabilitu spracovania a uskladnenia suchého enzýmového prípravku. Anorganické soli sú vo vode rozpustné. Môžu zahrňovať divalentný katión, ako je zinok (predovšetkým), horčík a vápnik. Síran je najvhodnejším aniónom, hoci sa môžu použiť iné anióny, ktoré sú vo vode rozpustné. Soli môžu by pridané (napr. k zmesi) v pevnej forme. Soľ(soli) môže byť rozpustená len vo vode alebo v kvapaline obsahujúcej enzým pred mixovaním s pevným nosičom. Soľ je vhodné pridať v množstve aspoň 15 % (v/v vztiahnuté na enzým), tiež aspoň 30 %. Môže to byť akokoľvek vysoké množstvo, aspoň 60 % alebo dokonca 70 % (znova, v/v vztiahnuté na enzým). Tieto množstvá môžu byť aplikované buď do granúl alebo do granulátu. Granulát môže preto obsahovať menej než 12 % (v/v) soli, napríklad od 2,5 do 7,5 %, alebo napr. od 4 do 6 %.

Ak soľ je rozpustená vo vode, potom môže byť v množstve od 5 do 30 % (v/v), tiež od 15 do 25 %.

Ďalšie zvýšenie peletizujúcej stability môže byť dosiahnuté inkorporáciou hydrofóbnych, gel-tvoriacich (napr. vo vode) zlúčenín. Pridané sú v množstve od 1 do 10 %, tiež od 2 do 8 % a prednostne od 4 do 6 % váhy (vztiahnuté na váhu vody a pevnej nosičovej prísady). Vhodné látky obsahujú derivatizované celulózy, ako je

HPMC (hydroxypropylmetylcelulóza), CMC (karboxymetylcelulóza), HEC (hydroxyetylcelulóza); polyvinylalkoholy (PVA); a/alebo jedlé oleje. Jedlé oleje, ako je sójový olej alebo kanolový olej sa môžu pridať (napr. ku granulovanej zmesi) ako pomocný prostriedok, hoci často sa dáva prednosť tomu, aby granulát neobsahoval žiadne hydrofóbne látky (napr. palmový olej).

Vhodné granuly majú relatívne úzku distribučnú veľkosť (napr. sú monodisperzné). To môže uľahčovať homogénnu distribúciu enzýmu v granulách a/alebo v enzýmovom granuláte v živočíšnej potrave. Postup vynálezu smeruje k produkcii granulátov približne rovnakej veľkosti. Predsa, ak je to nevyhnutné, ďalší krok v spracovaní môže obsahovať ďalšiu zúženie distribúcie granúl, a to osievaním. Distribúcia veľkosti granulátu je vhodná medzi 100 pm a 2 000 pm, výhodne medzi 200 pm a 1 800 pm a optimálne medzi 300 pm a 1 600 pm. Granuly môžu byť nepravidelného (ale vhodnejšie pravidelného) tvaru, napríklad približne sférické.

Voda alebo kvapalina obsahujúca enzým môže obsahovať jeden alebo viac enzýmov a obyčajne sú mikrobiálneho pôvodu, napr. získané z mikrobiálnej fermentácie. Obyčajne enzým bude v aktívnej forme (napríklad môže mať katalytickú alebo fyziologickú aktivitu). Výhodné je, ak je tekutina v koncentrovanej forme, tak ako ultrafíltrát (UF), ktorý umožňuje produkciu granulátu s požadovanou aktivitou. Vhodný enzým(enzýmy) je ten, ktorý je obsiahnutý v krmive, ktoré zahrňuje potravu „miláčikov“. Funkcia týchto enzýmov je často zvyšovaná rýchlosťou konverzie potravy, napr. redukciou viskozity alebo redukovaním anti-nutričného efektu určitých komponentov krmiva. Kŕmne enzýmy (ako je fytáza) sa môžu taktiež použiť, pretože redukujú množstvo zlúčenín, ktoré prítomné v hnoji sú škodlivé prostrediu. Vhodné enzýmy na tieto účely sú: fosfatázy, ako sú fytázy, (obe, 3-fytázy, aj 6-fytázy) a/alebo kyslé fosfatázy; uhľohydrázy, ako sú amylolytické enzýmy a enzýmy degradujúce rastlinnú bunkovú stenu, ktoré zahrňujú celulázy, ako sú β-glukanázy, hemicelulázy, ako sú xylanázy alebo galaktanázy; peptidázy, galaktozidázy, pektinázy, esterázy; proteázy, prednostne s neutrálnym a/alebo kyslým pH optimom; a lipázy, hlavne fosfolipázy ako sú cicavčie pankreatické fosfolipázy A₂.

Hlavne nezahrňuje enzýmy degradujúce škrob (napr. amylázy). V niektorých prípadoch môžu byť vylúčené proteázy, pretože môžu byť škodlivé pri prijímaní potravy.

Ak enzýmom je fosfatáza, ako je fytáza, potom prednostne finálny granulát bude mať aktivitu od 5 000 do 10 000, tiež aj od 6 000 do 8 000 FTU/g. Ak enzýmom je enzým, degradujúci rastlinnú bunkovú stenu, napr. celuláza a predovšetkým hemiceluláza ako je xylanáza, potom finálny granulát môže mať aktivitu enzýmu v pásme od 3 000 do 100 000, prednostne od 5 000 do 80 000 a optimálne od 8 000 do 70 000 EXU/g. Ak enzým je celuláza, ako je β-glukanáza, potom finálny granulát môže mať aktivitu od 500 do 15 000 a prednostne od 1 000 do 10 000 a optimálne od 1 500 do 7 000 BGU/g.

Granuly môžu obsahovať od 5 do 20, napr. od 7 do 15 % enzýmu (enzýmov). Enzým(y) sa môže vyskytovať prirodzený alebo rekombinantný.

Ako u týchto enzýmov, vynález je rovnako aplikovateľný aj u polypeptidov s inými biologickými aktivitami, ako sú antigénne determinanty, napr., ktoré sa používajú vo vakcínach a/alebo polypeptidy zostrojené so zvýšeným obsahom esenciálnych aminokyselín, ktorých biologická aktivita môže byť citlivá na tepelnú inaktiváciu a termín „enzým“, ktorý je tu použitý, sa podľa toho vysvetľuje.

Výhodný postup podľa vynálezu preto zahrňuje:

a. mixovanie vody, enzýmu a pevného nosiča obsahujúceho aspoň 15 % (v/v) alebo jedlého polyméru, napríklad mixovanie pevného nosiča s vodným roztokom enzýmu;

b. voliteľné hnetenie výslednej zmesi;

c. granulovanie, napríklad mechanickým postupom, získanie zmesi na granuly obsahujúce enzým, napríklad použitím granulátora alebo extrudovanim;

d. voliteľná sferonizácia granúl;

e. sušenie výsledných granúl na získanie granulátu obsahujúceho enzým.

Počas celého postupu je potrebné udržiavať maximum teploty pod 80 °C, ktorému je enzým(y) vystavený.

Granuláty vynálezu sú vhodné na prípravu krmiva. V takýchto postupoch sú granuláty mixované s kŕmnymi látkami, buď ako sú, alebo ako časť premixu. Charakteristika granulátov podľa vynálezu dovoľuje ich využitie ako komponentov zmesi, ktorá je dobre prispôsobená živočíšnej strave, špeciálne, ak je zmes opracovaná parou a následne peletizovaná. Sušené granuly môžu byť viditeľné alebo rozoznávateľné v takýchto peletoch.

Tretí aspekt predkladaného vynálezu sa týka postupu na prípravu živočíšnej potravy, alebo premixu alebo prekurzora živočíšnej potravy, postupu zahrňujúceho mixovanie granulátu druhého aspektu s jednou alebo viacerými živočíšnymi potravinovými látkami (napr. semenami) alebo prímesami. Môže sa to potom sterilizovať, napr. podrobiť tepelnému spracovaniu. Výsledné zloženie je potom vhodne spracované do peletov.

Štvrtý aspekt vynálezu sa vzťahuje k zmesi zahrňujúcej granulát druhého aspektu, ktorej zložkou je pokiaľ možno jedlá potravina, taká, akou je živočíšna potrava. Táto zmes je pokiaľ možno vo forme peletov (môžu byť 1-5, napr. 2-4 sušené granuly na pelet).

Zmes môže mať obsah vody od 10 do 20 %, napr. od 12-15 %. Množstvo enzýmu(ov) je primerané od 0,0005 do 0,0012 %, také ako najmenej 5 ppm.

Piaty aspekt sa týka metódy podporujúcej rast živočíchov, postupu zahrňujúceho kŕmenie živočíchov s diétou, ktorý obsahuje granulát druhého aspektu alebo zloženie štvrtého aspektu. Živočíšna diéta môže obsahovať buď samotný granulát, alebo granulát prítomný v krmive.

Vyhovujúce zloženie obsahuje od 0,05 do 2,0, tiež od 0,3 do 1,0, optimálne od 0,4 do 0,6 FTU/g fosfatázy, napr. fytázy. Xylanáza môže byť prítomná od 0,5 do 50, napr. od 1 do 40 EXU/g. Eventuálne, celuláza môže byť prítomná od 09,1 do 1,0, napr. od 0,2 do 0,4 BGU/g.

Šiesty aspekt predkladaného vynálezu sa vzťahuje k použitiu granulátu druhého aspektu, alebo ako zlúčeniny, živočíšneho krmiva alebo sa môže použť v živočíšnej diéte.

Siedmy aspekt predkladaného vynálezu sa vzťahuje k použitiu skladby zahrňujúcej aspoň 15 % (v/v) jedlého uhľovodíkového polyméru ako enzýmového nosiča na zvyšovanie peletizujúcej stability enzýmu.

Medzi vhodné živočíchy patria hospodárske zvieratá (ošípané, hydina, dobytok), neprežúvavce alebo zvieratá s jednoduchým žalúdkom (ošípané, vtáky, hydina, morské živočíchy ako sú ryby), prežúvavce (dobytčie alebo ovčie, napr. kravy, ovce, kozy, jelene, teľatá, jahňatá). K hydine patria kurence, sliepky a morky.

Preferované črty a charakteristiky prvého aspektu vynálezu sú rovnocenne aplikovateľné v ostatných mutatis mutandis.

Nasledujúce príklady sú prezentované iba na ilustráciu vynálezu a nemajú v úmysle, aby pôsobili obmedzujúco.

t

Príklady vyhotovenia vynálezu

Materiály a metódy

Testy extrudovania boli vykonané použitím Fuji Paudal DG-L1 košového lisu so sitovými otvormi 1 mm, sitovou hrúbkou 1,2 mm, ovládacou rýchlosťou 70 rpm a prúdom 0,6-2,0 A.

Sféronizér bol Fuji Paudal Marumerizer QJ-400, s objemom 3 1, rozostupom kotúčov 3 mm, retenčným časom 45-200 sekúnd a rýchlosťou 750 rpm.

Vysokostrihové granulačné testy boli robené použitím Lôdigovho typu vysokostrihového granulátora FM20 so sekacou rýchlosťou 1500 rpm a radlicovou rýchlosťou 100 rpm. Prášok bol umiestnený do granulátora a tekutina obsahujúca enzým bola striekaná navrch. Výsledné granuláty boli sušené v sušiarni vo fluidnom lôžku.

Použité enzýmové roztoky:

fytáza pochádzajúca z ultrafiltrátu Aspergillus majúca aktivitu 16 840 FTU/g a obsahom suchej hmoty 22,4 % (v/v) (príklady 1 až 7). zmes endo-xylanázy a β-glukanázy pochádzajúci z ultrafiltrátu obsahujúceho Trichodermu, ktorá mala aktivitu 12 680 EXU/g a BGU/g a obsah suchej hmoty bol 20,6 % (príklad 8).

Fytázová aktivita bola stanovená podľa „ISL-metóda 61696“ (ručná vanadičnanová skúška).

β-glukanázová aktivita bola stanovená podľa postupu „ISL-metóda 62170“ (ručná viskozimetrická skúška).

Endoxylanázová aktivita bola stanovená podľa postupu „ISL-metóda 62169“ (ručná viskozimetrická skúška). ISL metódy sa dajú získať na požiadanie z Gist-brocades, Food Specialties, Agri Ingredients Group, Wateringseweg 1, P.O. Box 1, 2600 MA, Delft, Holandsko.

Príklad 1

Príprava enzýmového granulátu na báze kukuričného škrobu hnetením, extrudovaním.

sféronizáciou a sušením

Enzýmový prípravok bol získaný mixovaním a hnetením zmesi 60 % (v/v) kukuričného škrobu so 40 % (v/v) ultrafíltrátu obsahujúceho fytázu. Zmes bola vytláčaná pomocou Fuji Paudal košového extrudéra, potom bola sféronizovaná v „MARUMERISERi“ jednu minútu a získali sa okrúhle častice o priemere 780 pm. Tieto častice boli potom sušené v sušiarni vo fluidnom lôžku 20 minút pri teplote lôžka 40 °C a počiatočnej teplote 75 °C. Približne 500 kg granúl bolo sušených 18 minút. Takto získaný suchý enzýmový granulát mal aktivitu 6980 FTU/g.

Príklad 2

Príprava enzýmového granulátu na báze kukuričného škrobu wsokostrihovou granuláciou a sušením

Fytázový ultrafiltrát a kukuričný škrob sa mixovali v granulátore Lôdigovho typu, s objemom 20 litrov. Granulátor bol naplnený 60 % (v/v) kukuričného škrobu a 40 % (v/v) ultrafíltrátu bolo nastrekovaných do mixéra počas mixovacieho procesu. Po pridaní ultrafíltrátu (10 minút) granulátor pokračoval v mixovaní ďalších 5 minút, aby sa častice mohli sformovať a skompaktovať. Takto získané granuly boli sušené v sušiarni vo fluidnom lôžku ako v príklade 1. Výsledný granulát mal aktivitu 7420 FTU/g. Stredný priemer častíc bol 480 pm.

Príklad 3

Príprava enzýmového granulátu na báze kukuričného škrobu mixovaním, peletizáciou a sušením

Bola pripravená zmes 40 % (v/v) fytázového ultrafíltrátu a 60 % (v/v) kukuričného škrobu. Zmes bola peletizovaná použitím Schlutter Press typom PP85, kde extrudáty boli rezané rotačnými nožmi pri hlave extrúdera s otvormi v základovej doske(lisovnici) o priemere 1 mm. Pelety boli sušenén ako v príklade 1, konečný produkt mal aktivitu 7460 FTU/g. Stredný priemer častíc bol 1080 gm.

Príklad 4

Príprava enzvmového granulátu na báze zemiakového škrobu, obsahujúceho ako prísadu sójový olej a MrSOa. mixovaním, hnetením, peletizáciou a sušením

Do hnetacieho mixéra s 30 kg zemiakového škrobu sa pridalo 2,5 kg sójového oleja a spolu sa to mixovalo. Potom sa pridal ultrafíltrát fytázy, ktorý obsahoval MgSO₄.7H₂O (3,5 kg MgSO₄.7H₂O sa rozpustilo v 14 kg ultrafíltrátu). Produkt bol dôkladne mixovaný v hnetači, potom lisovaný a sušený v sušiarni vo fluidnom lôžku ako v príklade 1. Výsledná aktivita produktu bola 5870 FTU/g.

Príklad 5

Príprava enzvmového granulátu na báze ryžového škrobu mixovaním, hnetením, extrudovaním. sféronizáciou a sušením

Zmes sa pripravila mixovaním a hnetením 62 % (v/v) ryžového škrobu a 38 % (v/v) ultrafíltrátu fytá2y. Zmes sa extrudovala pomocou Fuji Paudal košového extrúdera a získal sa vlhký výlisok, ktorý sa potom sféronizoval v MARUMERISERi™ minútu, aby sa získali častice o priemere 785 pm. Tieto častice boli potom sušené v sušiarni vo fluidnom lôžku ako v príklade 1. Konečná aktivita granulátu bola 7280 FTU/g.

Príklad 6

Príprava enzvmového granulátu na báze kukuričného škrobu mixovaním, hnetením.

extrudovaním, sféronizáciou a sušením s prídavkom HPMC

Enzýmový preparát bol získaný hnetením zmesi 54 % (v/v) kukuričného škrobu, 5 % HPMC (hydroxylpropylmetylcelulóza) a 41 % (v/v) ultrafiltrátu fytázy. Zmes bola extrudovaná pomocou Fuji Paudal košového extrúdera,aby sa získal vlhký výlisok, ktorý bol sféronizovaný v MARUMERISERi™ jednu minútu a takto sa získali

I okrúhle častice o priemere 780 pm. Tieto boli potom sušené v sušiarni vo fluidnom lôžku 20 minút pri teplote lôžka 40 °C a 75 °C počiatočnej teplote. Takto získaný enzýmový granulát mal aktivitu 8470 FTU/g.

Príklad 7

extrudovaním, sféronizáciou a sušením s prídavkom HEC

Enzýmový preparát bol získaný mixovaním a hnetením 54 % (v/v) kukuričného škrobu, 5 % (v/v) HEC (hydroxyletylcelulóza) so 41 % (v/v) ultrafiltrátu fytázy. Táto zmes bola extrudovaná pomocou Fuji Paudal košového extrúdera na získanie vlhkého

ΤΓΤϋί výlisku, ktorý bol sféronizovariý v MARUMERISERi jednu minútu a získali sa takto okrúhle častice o priemere 780 pm. Tieto potom boli sušené v sušiarni vo fluidnom lôžku 20 minút pri teplote lôžka 40 °C a 75 °C počiatočnej teplote. Takto získaný suchý enzýmový granulát mal aktivitu 8410 FTU/g.

Príklad 8

Príprava enzvmového granulátu na báze kukuričného škrobu wsokostrihacou granuláciou a sušením

Vo vysokostrihacom granulátore Lôdigovho typu s objemom 20 1, 60 % (v/v) kukuričného škrobu bolo mixovaných so 40 % (v/v) ultrafiltrátu obsahujúceho endoxylanázu a β-glukanázu v nasledujúcim spôsobom. Granulátor bol naplnený kukuričným škrobom a ultrafiltrát bol striekaný do mixéra počas mixovania. Po pridaní ultrafiltrátu (10 minút) granulátor pracoval ďalších 5 minút, aby sa častice sformovali a zhustili. Takto získané granuly boli sušené v sušiarni vo fluidnom lôžku ako v príklade

1. Výsledný granulát mal aktivitu 13 100 EXU/g a 5 360 BGU/g.

Príklad 9

Porovnanie peletizuiúcich stabilít

Rozličné enzýmové granuláty vynálezu boli podrobené peletizujúcej skúške a ich peletizujúca stabilita bola porovnaná s takýmito štandardnými receptúrami kŕmnych enzýmov. Skúška na peletizáciu obsahovala zmes enzýmu (granulát) s kŕmnym premixom s 1 000 ppm. Táto zmes bola injektovaná parou pri zvyšujúcej sa teplote do 70 °C, potom bola zmes peletizovaná v peletizátore na získanie kŕmnych peletov, ktoré boli potom sušené. Tento typ postupu je typický v krmovinárskom priemysle pri získavaní kŕmnych peletov.

U NATUPHOS™ bola použitá ako štandard receptúra obsahujúca fytázu a na porovnanie bola použitá zmes hrubo mletej pšenice so sprejovaným sušeným ultrafiltrátom.

U NATURGRAIN™ enzýmový prípravok obsahuje β-glukanázu a

I endoxylanázu, je to pripravená granula pomocou fluidného lôžka a vyrobená obaľovaním slaného jadra enzýmovou vrstvou, čiže sprejovaním jadra ultrafiltrátom.

Tabuľka 1 sumarizuje výsledky peletizujúcich skúšok. Z tabuľky 1 je zrejmé, že granuláty vyrobené použitím uhľovodíkového nosiča zlepšovali peletizujúce výťažky v porovnaní so štandardnými receptúrami.

Tabuľka 1: Výsledky peletizuiúcich testov

Príklad Číslo	Enzýmová aktivita granúl	Enzýmový výťažok po peletizácii pri 70 °C
	FTU/g	EXU/g BGU/g	%
Pr. 1	6980	-	54,9
Pr. 2	7420	-	51,8
Pr. 3	7460	-	62,8
Pr. 4	5870	-	62,7
Pr. 5	7280	-	54,7
Pr. 6	8470	-	69,6
Pr. 7	8410	-	67,3
Pr. 8		13 100 5 360	61,3 25,8
Štandard NATUPHOS™	5250		29,8
Štandard NATUGRAIN™		8150 6030	38,6 10,4

Z tabuľky č. 1 je jasné, že typ granulačnej metódy, t.j. mechanického spracovania nemá vzťah k riešeným problémom predkladaného vynálezu. Receptúry používajúce uhľovodíkový polymér poskytujú lepšiu peletizujúcu stabilitu v porovnaní so známymi preparátmi NATUPHOS™ a NATUGRAIN™.

Claims

PATENTOVÉ· NÁROKY

1. Metóda prípravy granulátu obsahujúceho enzým vhodného na využitie v živočíšnej potrave, metóda obsahujúca spracovanie enzýmu, pevný nosič obsahujúci aspoň 15 % jedlého uhľovodíkového polyméru a vodu v primeraných relatívnych množstvách na získanie granúl obsahujúcich enzým a následné sušenie granúl.

« Φ
2. Metóda podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že voda a enzým sú vodným roztokom.
3. Metóda podľa nároku 2, vyznačujúca sa tým, že kvapalina je filtrát, získaný z fermentačného procesu, ktorý vznikol pri produkcii enzýmu.
4. Metóda podľa niektorého predchádzajúceho nároku, vyznačujúca sa tým, že metóda obsahuje:

a) mixovanie vodného roztoku enzýmu s pevným nosičom; v

b) mechanické spracovanie zmesi získanej v a) získať granuly obsahujúce i

enzým; a

c) sušenie granúl obsahujúcich enzým získaných v b).
5. Metóda podľa niektorého predchádzajúceho nároku, vyznačujúca sa tým, že spracovanie je mechanické a zahrňuje extrudovanie, peletizáciu, vysokostrihová granuláciu, expanziu, aglomeráciu vo fluidnom lôžku alebo ich kombinácie.
6. Metóda podľa niektorého predchádzajúceho nároku, vyznačujúca sa tým, že vodný roztok enzýmu a pevný nosič sú mixované a výsledná zmes je hnetená pred granuláciou.
7. Metóda podľa niektorého predchádzajúceho nároku, vyznačujúca sa tým, že spracovanie je uskutočnené extrudovaním pri nízkom tlaku a/alebo v košovom alebo kupolovom extrúderi.
8. Metóda podľa niektorého predchádzajúceho nároku, vyznačujúca sa tým, že získané granuly sú sféronizované pred sušením.
9. Granulát obsahujúci enzým je produkovaný metódou definovanou v niektorom predchádzajúcom nároku.
10. Granulát obsahujúci sušené granuly tvorené z enzýmu a pevného nosiča, ktoré obsahujú aspoň 15 % (v/v) jedlého uhľovodíkového polyméru.
11. Granulát podľa nároku 9 alebo 10, vyznačujúci sa tým, že granuly obsahujú aspoň jeden divalentný katión.
12. Granulát podľa niektorého z nárokov 9ažll, vyznačujúci sa tým, že granuly obsahujú jednu alebo viac hydrofóbnych, gel-tvoriacich, alebo vo vode nerozpustných zlúčenín(zlúčeninu).
13. Granulát podľa nároku 12, vyznačujúci sa tým, že hydrofóbna, geltvoriaca, alebo vo vode nerozpustná zlúčenina obsahuje derivatizovanú celulózu, polyvinylalkohol (PVA) alebo jedlý olej.
14. Granulát podľa nároku 13, vyznačujúci sa tým, že derivatizovaná celulóza je hydroxypropylmetylcelulóza, karboxymetylcelulóza alebo hydroxyetylcelulóza a/alebo jedlý olej je sójový olej alebo kanolový olej.
15. Granulát podľa niektorého z nárokov 9ažl4 vyznačujúci sa tým, že enzým je fytáza, endoxylanáza a/alebo β-glukanáza.
16. Metóda na prípravu živočíšneho krmiva, premixu· alebo prekurzora živočíšnej potravy, postup obsahujúci mixovaný granulát, ako je definovaný v niektorom z nárokov 9 až 15 s jednou alebo viacerými látkami živočíšnej potravy alebo prísadou (prísadami).
17. Metóda podľa nároku 16, vyznačujúca sa tým, že zmes krmiva (krmív) a granulátu je sterilizovaná alebo upravená parou, peletizovaná a pripadne sušená.
18. Zloženie obsahujúce granulát ako je definované v niektorom z nárokov 9 až 15.
19. Zloženie podľa nároku 18, ktoré je potravou.
20. Zloženie podľa nároku 18 alebo 19, ktoré je krmivom.
21. Zloženie podľa niektorého z nárokov 18 až 20, ktoré obsahuje pelety jedného alebo viacerých potravinových zložiek alebo prísad mixovaných s granulátom podľa niektorého z nárokov 9 až 15.
22. Zloženie podľa nároku 21, vyznačujúce sa tým, že pomer granulát:potravinová zložka (zložky) alebo prísady je aspoň 1 g: 1 kg (aspoň 100 ppm).
23. Zloženie podľa niektorého z nárokov 18 až 22, ktoré je krmivo, alebo premix alebo prekurzor krmiva, pripravené podľa metódy nároku 16 alebo 17.
24. Metóda na podporu rastu zvierat, metóda obsahujúca kŕmenie zvierat s diétou, ktoré obsahujú granulát, ako je definovaný v niektorom z nárokov 9 až 15, alebo ako je definovaný v niektorom z nárokov 18 až 23.
25. Použitie granulátu ako je definované v niektorom z nárokov 9 až 15, alebo ako zložka živočíšnej potravy, alebo použitie v živočíšnej diéte.
26. Použitie zloženia, ktoré obsahuje aspoň 15 % (v/v) jedlého uhľovodíkového polyméru ako nosiča enzýmu na zvýšenie peletizujúcej stability enzýmu.
27. Metóda na prípravu granulátu obsahujúceho enzým, vyznačujúca sa tým, že kvapalina obsahujúca enzým a pevný nosič obsahujúci aspoň 15 % (v/v) škrobu sú mechanicky spracované a získajú sa granuly obsahujúce enzým, ktoré sú následne sušené.