Preparación y utilización de metionil-metionina como un aditivo para piensos para peces y crustáceos.

Utilización de DL-metionil-DL-metionina y de sus sales como un aditivo para piensos en mezclas de piensos paraunos animales criados en cultivos acuáticos,

prefiriéndose como sales las de unos cationes escogidos entre elconjunto de los de metales alcalinos y alcalinotérreo así como los de amonio, Cu2+, Zn2+ y Co2+.

Preparación y utilización de metionil-metionina como un aditivo para piensos para peces y crustáceos Introducción El presente invento se refiere a unas nuevas síntesis químicas de metionil-metionina, que es el dipéptido de metionina, y a su utilización especial como un aditivo para piensos a solas o en mezcla con metionina para la nutrición de peces y crustáceos.

Estado de la técnica

Los aminoácidos esenciales (EAA) , tales como metionina, lisina o treonina, son como aditivos para piensos unos componentes muy importantes de la nutrición de animales, y desempeñan un cometido importante en el caso de la crianza económica de animales útiles tales como p.ej. gallinas, cerdos y rumiantes. La suplementación con EAAs de unas fuentes naturales de proteínas tales como p.ej. plantas de soja, maíz y trigo, hace posible, por un lado, un crecimiento más rápido de los animales o respectivamente una producción más alta de leche en el caso de vacas lecheras de alto rendimiento, pero, por otro lado, también un aprovechamiento más eficiente del pienso. Esto constituye una ventaja económica muy grande. Los mercados para los aditivos para piensos presentan una gran importancia industrial y económica. Además, ellos constituyen unos fuertes mercados en crecimiento, lo que se debe de atribuir no en último término a la importancia creciente de países tales como, por ejemplo, China e India.

La L-metionina (el (S) -ácido 2-amino-4-metil-tiobutírico) constituye el primer aminoácido limitador para muchas especies de animales tales como gallinas, patos, pavos y también para muchas especies de peces y crustáceos, y ella desempeña, por lo tanto, un cometido muy importante en la nutrición de animales y como aditivo para piensos (véanse las citas bibliográficas de Rosenberg y colaboradores, J. Agr. Food Chem. 1957, 5, 694-700 y LovelI, T. R.,

J. Anim. Sci. 1991, 69, 4193-4200) . En el caso de la clásica síntesis química, la metionina resulta no obstante en forma de un racemato, a saber una mezcla 50:50 de D-y L-metionina. Esta DL-metionina racémica, se puede emplear no obstante directamente como un aditivo para piensos, puesto que en el caso de algunas especies de animales, en unas condiciones in vivo, existe un mecanismo de transformación, que transforma al enantiómero D no natural de la metionina en el enantiómero L natural. En este caso, la D-metionina es desaminada primeramente con ayuda de una D-oxidasa inespecífica para dar la α-ceto-metionina, y a continuación ésta es transformada ulteriormente con una L-transaminasa para dar la L-metionina (Baker D.H. en "Amino acids in farm animal nutrition (Aminoácidos en la nutrición de animales de granja) ", D'Mello, J.P.F. (coordinador de edición) , Wallingford (Reino Unido) , CAB International, 1994, 37-61) . De esta manera se aumenta la cantidad disponible de L-metionina en el organismo, que luego puede ser puesta a disposición del animal para el crecimiento. La transformación enzimática de D-en L-metionina se comprobó en el caso de gallinas, cerdos y vacas, pero en particular también en el caso de peces carní- y omnívoros y también en el caso de camarones y gambas. Así, por ejemplo, Sveier y colaboradores (Aquacult. Nutr. 2001, 7 (3) , 169-181) y Kim y colaboradores (Aquaculture 1992, 101 (1-2) , 95-103) pudieron mostrar que es posible realizar la transformación de D-en L-metionina en el caso de salmones del Oceano atlántico y de truchas arcoíris. Lo mismo pudieron mostrar Robinson y colaboradores (J. Nutr. 1978, 108 (12) , 1932-1936) y Schwarz y colaboradores (Aquaculture 1998, 161, 121-129) para especies de peces omnívoros, tales como, por ejemplo, peces gatos (en inglés "Catfish") y carpas. Además de esto, Forster y Dominy (J. World Aquacult. Soc. 2006, 37 (4) , 474-480) pudieron mostrar, en unos ensayos de alimentación de camarones omnívoros de la especie Litopenaeus vannamei, que la DL-metionina posee la misma actividad que la L-metionina.

En el año 2007 se produjeron directamente en todo el mundo más de 700.000 t de DL-metionina cristalina o respectivamente de un compuesto análogo a metionina hidroxilado líquido racémico (MHA, rac-ácido 2-hidroxi-4 (metiltio) butanoico (HMB) ) y un calcio-MHA sólido, y se emplearon directamente con éxito como un aditivo para piensos en el caso de unos animales monogástricos tales como p.ej. aves de corral y cerdos. Debido al vertiginoso desarrollo económico de la crianza de peces y crustáceos en cultivos acuáticos altamente industrializados, una posibilidad óptima, económica y eficiente de suplementación de metionina, precisamente en este sector, en los últimos años, desempeña un cometido cada vez más importante (Food and Agriculture Organization of the United Nation (FAO) Fisheries Department "State of World Aquaculture 2006 (Estado de los cultivos acuáticos en el mundo) ", 2006, Roma. International Food Policy Research Institute (IFPRI) "Fish 2020: Supply and Demand in Changing Markets (Peces 2020: abastecimiento y demanda en unos mercados cambiantes) ", 2003, Washington,

D.C. En este caso, sin embargo, al contrario que con las gallinas y los cerdos, en el caso de la utilización de metionina, MHA o Ca-MHA como un aditivo para piensos, en el caso de determinadas especies de peces y crustáceos pueden aparecer diversos problemas. Así, Rumsey y Ketola (J. Fish. Res. Bd. Can. 1975, 32, 422-426) , informan de que la utilización de harina de soja en conexión con unos aminoácidos cristalinos, suplementados individualmente, no condujo a ningún aumento del crecimiento en el caso de las truchas arcoíris. Murai y colaboradores (Bull. Japan. Soc. Sci. Fish. 1984, 50 (11) , 1957) pudieron mostrar que la alimentación diaria de dietas para peces con unas altas tasas de aminoácidos cristalinos suplementados en el caso de las carpas dio lugar a que más de un 40 % de los aminoácidos libres fuese segregado a través de las branquias y los riñones. Debido a

la rápida resorción de aminoácidos suplementados poco después de la ingestión de los piensos, se llega a un muy rápido aumento de la concentración de aminoácidos en el plasma sanguíneo del pez (respuesta rápida, en inglés "Fast-Response") . En este momento, sin embargo, los otros aminoácidos procedentes de las fuentes proteínicas naturales, tales como p.ej. una harina de soja, todavía no se encuentran en el plasma, lo que puede conducir a un asincronismo de la disponibilidad simultánea de todos los aminoácidos importantes. Una parte de los aminoácidos altamente concentrados es metabolizada, como consecuencia de esto, rápidamente en el organismo y es aprovechada p.ej. como una fuente pura de energía. De esta manera, en el caso de las carpas solamente se llega a un pequeño o respectivamente a ningún aumento del crecimiento en el caso de la utilización de aminoácidos cristalinos como aditivos para piensos (Aoe y colaboradores, Bull. Jap. Soc. Sci. Fish. 1970, 36, 407-413) . En el caso de los crustáceos, la suplementación de aminoácidos cristalinos puede conducir todavía a otros problemas. Por medio del lento comportamiento de comida de determinados crustáceos, tales como p.ej. los camarones de la especie Litopenaeus Vannamei, debido al largo período de tiempo de permanencia del pienso bajo el agua, se llega al desprendimiento de los aminoácidos solubles en agua suplementados (en inglés "Leaching" =lixiviación) , lo que da lugar a la eutrofización de las aguas y no a un aumento del crecimiento de los animales (Alam y colaboradores, Aquaculture 2005, 248, 13-16) .

El abastecimiento eficaz de peces y crustáceos, que son criados en cultivos acuáticos, exige para determinadas/os especies y usos, una forma especial como producto de la metionina tal como p.ej. una metionina protegida química o físicamente de un modo correspondiente. En este caso, el objetivo es, por una parte, que el producto permanezca suficientemente estable durante la nutrición en el entorno acuático y que no se desprenda desde el pienso. Por otra parte, el objetivo consiste en que el producto de metionina, que es ingerido finalmente por el animal, pueda ser aprovechado óptimamente en el organismo animal y con una alta eficiencia.

En el pasado se emprendieron muchos esfuerzos para desarrollar unos adecuados aditivos para piensos, en particular constituidos sobre la base de la metionina, para peces y crustáceos. Así, por ejemplo, en el documento de solicitud de patente internacional WO 8906497 se describe la utilización de ciertos di- y tripéptidos como un aditivo para piensos para peces y crustáceos. De esta manera se debe de favorecer el crecimiento de los animales. Sin embargo, en este caso pasaron a emplearse de manera preferida unos di-y tripéptidos constituidos a base de aminoácidos no esenciales y, por lo tanto, tampoco limitadores, tales... [Seguir leyendo]

1. Utilización de DL-metionil-DL-metionina y de sus sales como un aditivo para piensos en mezclas de piensos para unos animales criados en cultivos acuáticos, prefiriéndose como sales las de unos cationes escogidos entre el 5 conjunto de los de metales alcalinos y alcalinotérreo así como los de amonio, Cu2+, Zn2+ y Co2+.

2. Utilización de acuerdo con la reivindicación 1, conteniendo la mezcla de piensos de 0, 01 a 5 % en peso, de manera preferida de 0, 05 a 0, 5 % en peso de la DL-metionil-DL-metionina.

3. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, conteniendo la mezcla de piensos proteínas e hidratos de carbono, de manera preferida constituidas/os sobre la base de harina de pescado, soja o maíz, y pudiendo estar suplementada con aminoácidos esenciales, proteínas, péptidos, vitaminas, minerales, hidratos de carbono, grasas y aceites.

4. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 3, presentándose la DL-metionil-DL-metionina a solas o en forma de una sal como una mezcla de los diastereoisómeros DD/LL/DL/LD, como una mezcla de los diastereoisómeros DL/LD o DD/LL, de manera preferida en cada caso adicionalmente en mezcla con DL-metionina, de manera preferida con una proporción de DL-metionina de 0, 01 a 20 % en peso, de manera especialmente preferida de 1 a 10 % en peso.

5. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 4, presentándose la DL-metionil-DL-metionina como el par de enantiómeros DL/LD-metionil-metionina.

6. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 5, realizándose que los animales criados en

cultivos acuáticos son unos peces y crustáceos de agua dulce y de agua salada, de manera preferida escogidos entre el conjunto formado por las carpas, las truchas, los salmones, los siluros, las percas, las platijas, los esturiones, los atunes, las anguilas, las bremas, los bacalaos, los camarones, el krill y las gambas, muy especialmente para carpas plateadas (Hypophthalmichthys molitrix) , carpas herbívoras (Ctenophar y ngodon idella) , carpas escamosas comunes (Cyprinus carpio) y carpas de cabeza grande (Aristichthys nobilis) , carasios (Carassius carassius) , catlas (Catla Catla) , rohu labeo (Labeo rohita) , salmones del Oceano Pacífico y del Oceano Atlántico (Salmon salar y Oncorhynchus kisutch) , trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss) , siluro americano (Ictalurus punctatus) , siluro africano (Clarias gariepinus) , tiburones pangasios (Pangasius bocourti y Pangasius hypothalamus) , tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus) , pez de leche (Chanos chanos) , cobia (Rachycentron canadum) , camarón patiblanco (Litopenaeus vannamei) , camarón tigre negro (Penaeus monodon) y gamba de río gigante (Macrobrachium rosenbergii) .

7. Procedimiento para la preparación de DL-metionil-DL-metionina (I) con la fórmula estando definidos los radicales R1 y R2 en los derivados de urea IIa, IIb, IIc, IIe y IIf como sigue:

significando en IIa: R1 = COOH, R2 = NHCONH2 IIb: R1 = CONH2, R2 = NHCONH2

IIc: R1 = CONH2, R2 = NH2 IIe: R1 = CN, R2 = OH

IIf: R1 = CN, R2 = NH2 para dar la DL-metionil-DL-metionina.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, siendo ajustado el valor del pH de la solución que contiene el 15 derivado de urea a 8 hasta 14, de manera especialmente preferida a 10 hasta 13.

9. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, efectuándose la conversión química a una temperatura de 50 a 200°C, de manera preferida a una temperatura de 80 a 170°C y de manera especialmente preferida a una temperatura de 130 a 160°C, y/o llevándose a cabo la conversión química bajo presión, de manera preferida a una presión de 3 a 20 bares, de manera especialmente preferida a una presión de 6 a 15 bares.

10. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7 que abarca las siguientes etapas:

a) Una conversión química del derivado de urea de acuerdo con las fórmulas IIa, IIb, IIc, IIe y IIf para dar una 25 dicetopiperazina (III) de la fórmula b) Una conversión química de la dicetopiperazina (III) para dar la DL-metionil-DL-metionina (I)

y en este caso la conversión química del derivado de urea para dar la dicetopiperazina se lleva a cabo a una temperatura de 50°C a 200°C, de manera preferida de 100°C a 180°C y de manera especialmente preferida de 140°C a 170°C.

11. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, llevándose a cabo la conversión química del derivado de urea para dar la dicetopiperazina bajo presión, de manera preferida a una presión de 3 a 20 bares, de manera especialmente preferida a una presión de 6 a 15 bares.

12. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 u 11, efectuándose la conversión química del derivado de urea para dar la dicetopiperazina en presencia de una base, y escogiéndose la base en este caso de manera preferida entre el conjunto formado por unas bases nitrogenadas, NH4HCO3, (NH4) 2CO3, KHCO3, K2CO3, una mezcla de NH4OH y CO2, unas sales carbamatos y unas bases de metales alcalinos y alcalinotérreos.

13. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 hasta 12, efectuándose la conversión química del derivado de urea para dar la dicetopiperazina mediante una reacción con metionina. 45

14. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 hasta 13, efectuándose la conversión química de la dicetopiperazina para dar la DL-metionil-DL-metionina mediante una hidrólisis en condiciones ácidas, y efectuándose la hidrólisis en condiciones ácidas de manera preferida en este caso en presencia de un ácido, que se escoge entre el conjunto formado por los ácidos inorgánicos, HCl, H2CO3, CO2/H2O, H2SO4, los ácidos fosfóricos, los 50 ácidos carboxílicos y los ácidos hidroxicarboxílicos.

15. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 hasta 13, efectuándose la conversión química de la dicetopiperazina para dar la DL-metionil-DL-metionina mediante una hidrólisis en condiciones básicas y efectuándose la hidrólisis en condiciones básicas de manera preferida en este caso a un pH de 7 a 14, de manera

especialmente preferida a un pH de 9 a 12, de manera muy especialmente preferida a un pH de 10 a 11, con el fin de obtener la DL-metionil-DL-metionina.

16. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 15, siendo ajustadas las condiciones básicas mediando utilización de una sustancia escogida entre el conjunto formado por unas bases nitrogenadas, NH4HCO3, (NH4) 2CO3, una mezcla de NH4OH y CO2, unas sales carbamatos, KHCO3, K2CO3, unos carbonatos, unas bases de metales alcalinos y unas bases de metales alcalinotérreos.

17. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 14 hasta 16, llevándose a cabo la conversión química a una temperatura de 50°C a 200°C, de manera preferida de 80°C a 180°C y de manera especialmente preferida de 90°C a 160°C.

18. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 hasta 13, efectuándose la conversión química de la dicetopiperazina para dar la DL-metionil-DL-metionina mediante introducción de CO2 en una solución de carácter básico, de manera preferida en una solución de carácter básico de hidróxido de amonio, potasio o sodio.

19. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 hasta 18, siendo aislada la dicetopiperazina antes de la hidrólisis y siendo aislada, en este caso, la dicetopiperazina de manera preferida mediante una cristalización a partir de la solución de reacción, de manera preferida a una temperatura de -30 a 120°C, de manera especialmente preferida a una temperatura de 10 a 70°C.

20. Procedimiento para el aislamiento de la mezcla de diastereoisómeros a base de DD/LL/DL/LD-metionil-metionina mediante una cristalización desde unas soluciones de reacción de carácter básico, que se habían obtenido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 hasta 13 y 15 hasta 19.

21. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 20, siendo ajustada la solución con un ácido a un valor del pH de 5 a 9, de manera preferida a un valor del pH de 5 a 7, de manera preferida a un valor del pH de aproximadamente 5, 6.

22. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 20 o 21, efectuándose la cristalización en presencia de un ácido, escogido entre el conjunto formado por los ácidos inorgánicos HCl, H2CO3, CO2/H2O, H2SO4, los ácidos fosfóricos, los ácidos carboxílicos y los ácidos hidroxicarboxílicos.

23. Procedimiento para el aislamiento de la mezcla de diastereoisómeros a base de DD/LL/DL/LD-metionil-metionina mediante una cristalización desde unas soluciones de reacción de carácter ácido, que se habían obtenido de acuerdo con la reivindicación 14, y siendo ajustada la solución en este caso con una base a un valor del pH de 5 a 9, de manera preferida a un valor del pH de 5 a 7, de manera especialmente preferida a un valor del pH de aproximadamente 5, 6.

24. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 23, siendo escogida la base entre el conjunto formado por NH4HCO3, (NH4) 2CO3, unas bases nitrogenadas, NH4OH, unas sales carbamatos, KHCO3, K2CO3, unos carbonatos, y unas bases de metales alcalinos o alcalinotérreos.