CN105010757A - 聚苹果酸钙在制备饲料酸化剂中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了聚苹果酸钙在制备饲料酸化剂中的应用，利用聚苹果酸的缓释特性，将分解产生苹果酸从畜禽胃组织逐渐释放到小肠，改善肠道的pH和微环境，同时携带的有机钙有利于肠道吸，畜禽饲喂试验表明添加聚苹果酸钙复合饲料添加剂后，可有效改善仔猪、蛋鸡或肉鸡的肠道菌群，明显增加采食量，钙利用效率高于无机钙，同时发现聚苹果酸钙在仔猪上应用具有显著的抗应激作用，可提高仔猪抗病能力和猪肉品质；蛋鸡上应用可提高蛋鸡生产性能和蛋品质；肉鸡上应用也可提高肉鸡的生长性能，能够用于提高畜禽生产性能。

Description

聚苹果酸钙在制备饲料酸化剂中的应用

技术领域

本发明属于生物饲料领域，具体涉及聚苹果酸钙在制备饲料酸化剂中的应用。

背景技术

聚苹果酸(Polymalic acid，PMA)由出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)发酵生产，以L-苹果酸为唯一单体在体内聚合而成，是一种新型完全生物降解性高分子材料。作为一种脂肪族聚酯，PMLA具有高度的生物相容性、生物降解性和生物可吸收性、安全无毒等优点。此外，聚苹果酸的聚合单体为L-苹果酸，与柠檬酸相比，苹果酸具有酸度大、味道柔和、滞留时间长等特点，是一种畜禽使用的优良酸化剂。

酸味剂是能使饲料酸化，增加幼龄畜禽不成熟消化道酸度的物质。研究表明，使用酸化剂能降低胃肠道pH值，可以调控胃肠道微生物菌群平衡，抑制有害菌群繁殖，同时还可以促进营养成分吸收，提高消化酶活性和日粮消化率等。酸化剂已成为畜禽养殖中占有重要地位的一类饲料添加剂，当前酸化剂主要分为单一酸化剂和复合酸化剂两大类。单一酸化剂包括无机酸(盐酸、磷酸等)和有机酸(乳酸、柠檬酸、富马酸等)。复合酸化剂由不同种酸化剂按一定比例复合而成的产品。但两类酸化剂在使用过程，容易被碱中和，失去酸化作用，均存在胃中释放和吸收过快等缺点，添加的酸通常无法到达畜禽小肠，不能有效降低小肠中的pH值，不能达到抑制有害微生物生长，促进有益菌生长的目的。

为实现酸化剂在肠道内缓慢释放的目的，近年来开发缓释型酸化剂，如一种缓释复合型猪用酸化剂的制备方法(专利申请号201310633389.9)、一种饲用肠道缓释型复合酸化剂及其制备方法(专利申请号201410609157.4)等，但这类缓释型酸化剂生产过程需加入微囊化材料，经喷雾、制粒、干燥等工序制备获得，相比复合酸化剂，需要投入大量生产设备和缓释材料，大幅度提高酸化剂的生产成本。此外，畜禽养殖为提高生产品质，如蛋鸡养殖中通常在饲料中添加大量无机碳酸钙作为补钙剂，容易导致畜禽腹泻，采食及存活率下降等问题。因此，急需一种不需要微囊化的缓控释放酸化剂，同时还能补充有机钙，提高畜禽生长性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供聚苹果酸钙在制备饲料酸化剂中的应用，聚苹果酸钙具有天然缓控释酸化剂及补钙剂双重功能，无需加入微囊化材料，降低生产品质。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

聚苹果酸钙在制备饲料酸化剂中的应用。

优选的，所述聚苹果酸钙作为饲料酸化剂提高畜禽生产性能中的应用。

优选的，所述畜禽为猪、牛、羊、鸡或鸭。

更优选的，所述畜禽为猪，所述生产性能为抗病能力、生长性能或肉品质。

更优选的，所述畜禽为鸡，所述生产性能为产蛋率、肉品质或生长性能。

本发明中聚苹果酸钙可以由其他方法生产的聚苹果酸钙提供，为了进一步降低聚苹果酸钙的成本，采用发酵法生产聚苹果酸在，通过在发酵过程流加碳酸钙或氢氧化钙控制发酵液pH值，发酵生成聚苹果酸钙，优选的，所述聚苹果酸钙由产聚苹果酸的短梗霉属菌种在碳酸钙或氢氧化钙控制pH为5-6.5条件下发酵而得。

更优选的，所述产聚苹果酸的短梗霉属菌种为保藏号为CCTCC NO：M 2012223的出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)。

优选的，所述发酵的方法为将活化的菌种接种于发酵培养基中，在温度为23～30℃、通气体积比在1：0.8～1.6、残糖浓度在20g/L以上发酵96～200小时，发酵过程中流加碳酸钙或氢氧化钙控制pH为5～6.5；所述发酵培养基中含糖50-200g/L、氮源1-5g/L、KH₂PO₄0.005-0.3g/L、ZnSO₄0.005-0.3g/L、MgSO₄0.005-0.3g/L，余量为水。

优选的，所述发酵后还包括提取聚苹果酸，具体为：去除发酵液中发酵菌体，得到含聚苹果酸钙的发酵清液，然后将发酵清夜浓缩，灭菌，得含聚苹果酸钙的浓缩液。

更优选的，所述发酵后还包括提取聚苹果酸，具体为：去除发酵液中发酵菌体，得到含聚苹果酸钙的发酵清液，然后向发酵清夜中加入相当于发酵清夜1～4倍体积的体积分数为80-100％的乙醇或甲醇溶液，4-10℃冷冻12～36小时，得到聚苹果酸钙沉淀。

本发明的有益效果在于：本发明利用聚苹果酸钙具有天然缓控释酸化剂及补钙剂双重功能，聚苹果酸的缓释特性，将分解产生苹果酸从畜禽胃组织逐渐释放到小肠，改善肠道的pH和微环境，同时携带的有机钙有利于肠道吸收。畜禽饲喂试验表明添加聚苹果酸钙复合饲料添加剂后，可有效改善仔猪、蛋鸡或肉鸡的肠道菌群，明显增加采食量，钙利用效率高于无机钙，同时发现聚苹果酸钙在仔猪上应用具有显著的抗应激作用，可提高仔猪抗病能力和猪肉品质；蛋鸡上应用可提高蛋鸡生产性能和蛋品质；肉鸡上应用也可提高肉鸡的生长性能。并且本发明将聚苹果酸钙作为饲料酸化剂完全不同于市场销售的通过缓释包衣形成的缓释酸化剂和补钙剂，将缓释型酸化剂、有机钙补钙等功能于一体，具有生产成本低、效果明显以及多重功能等优点。

具体实施方式

下面对本发明的优选实施例进行详细的描述。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。

实施例1

制备聚苹果酸钙的方法，包括如下步骤：

(1)菌种种子培养：取保藏号为CCTCC NO：M 2012223的出芽短梗霉(Aureobasidiumpullulans)接种于含50mL种子培养基的摇瓶中(摇瓶体积为500mL)，在温度为25℃，转速为220rpm条件下培养48小时；

(2)聚苹果酸发酵：取步骤(1)的培养液按接种量为10％接种于含220L发酵培养基的300L发酵罐中，然后在温度为25℃、通气比在1:1(v/v)以上、残糖浓度在20g/L以上发酵144小时，发酵过程中流加CaCO₃溶液控制pH为6.0；发酵后检测聚苹果酸钙产量，结果显示本实施例聚苹果酸钙的产量为156g/L；

(3)提取聚苹果酸钙：将步骤(2)的聚苹果酸发酵液用板框过滤，去除发酵菌体，得到含聚苹果酸钙的发酵清液，然后将发酵清夜浓缩后，高温(135-150℃)瞬时灭菌后灌装，得到含聚苹果酸钙的复合酸化剂的浓缩液；或向发酵清夜中加入相当于发酵清夜2倍体积的体积分数为95％的乙醇溶液，4℃冷冻24小时，得到聚苹果酸钙沉淀，检测沉淀中钙含量为钙含量：33.1％，聚苹果酸含量：69.2％。

本实施例中种子培养基为：葡萄糖60g/L、硝酸铵3g/L、KH₂PO₄0.2g/L、ZnSO₄0.1g/L、MgSO₄0.15g/L、玉米浆2g/L和CaCO₃20g/L，溶剂为水。

发酵培养基为：葡萄糖120g/L、硫酸铵3g/L、KH₂PO₄0.2g/L、ZnSO₄0.15g/L、MgSO₄0.2g/L，溶剂为水。

实施例2

制备聚苹果酸钙的方法，包括如下步骤：

(1)菌种种子培养：取保藏号为CCTCC NO：M 2012223的出芽短梗霉(Aureobasidiumpullulans)接种于含50mL种子培养基的摇瓶中(摇瓶体积为500mL)，在温度为25℃，转速为220rpm条件下培养48小时；

(2)聚苹果酸发酵：取步骤(1)的培养液按接种量为10％接种于含220L发酵培养基的300L发酵罐中，然后在温度为25℃、通气比在1:1.2(v/v)以上、残糖浓度在20g/L以上发酵150小时，发酵过程中流加CaCO₃溶液控制pH为5.5；发酵后检测聚苹果酸钙产量，结果显示本实施例聚苹果酸钙的产量为167g/L；

(3)提取聚苹果酸钙：将步骤(2)的聚苹果酸发酵液用板框过滤，去除发酵菌体，得到含聚苹果酸钙的发酵清液，然后将发酵清夜浓缩后，高温(135-150℃)瞬时灭菌后灌装，得到含聚苹果酸钙的复合酸化剂的浓缩液；或向发酵清夜中加入相当于发酵清夜2倍体积的体积分数为甲醇溶液，4℃冷冻24小时，得到聚苹果酸钙沉淀，检测沉淀中钙含量为钙含量：33.1％，聚苹果酸含量：69.2％。

本实施例中种子培养基为：葡萄糖60g/L、硝酸铵3g/L、KH₂PO₄0.2g/L、ZnSO₄0.1g/L、MgSO₄0.15g/L、玉米浆2g/L和CaCO₃20g/L，溶剂为水。

发酵培养基为：葡萄糖120g/L、硫酸铵3g/L、KH₂PO₄0.2g/L、ZnSO₄0.15g/L、MgSO₄0.2g/L，溶剂为水。

上述实施例1和实施例2中，发酵菌种还可以为美国农业部菌种保藏中心(NRRL)，美国典型培养物保藏中心(ATCC)，中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC)等机构保藏或自然分离产聚苹果酸的Aureobasidium属菌种。菌种种子培养在种子培养基中，在温度为23～30℃，转速为180～300rpm条件下培养36-96小时；种子培养基各组分浓度如下均可，葡萄糖40-100g/L、硝酸铵1-5g/L、KH₂PO₄0.005-0.3g/L、ZnSO₄0.005-0.3g/L、MgSO₄0.005-0.3g/L、玉米浆0.05-0.3g/L和CaCO₃10-50g/L。

聚苹果酸发酵的条件在培养温度23-30℃、转速200-400rpm，通气比1:0.8-1:1.6，控制残糖浓度在20g/L以上，培养时间为96-200小时，发酵过程中流加CaCO₃控制发酵液pH为5-6.5均可，也可以流加Ca(OH)₂控制pH为5-6.5，在此条件下形成聚苹果酸钙，发酵培养基各组分浓度如下均可，葡萄糖、蔗糖、木糖、糖蜜、乳糖和果糖中的一种或多种组合50-200g/L、氮源为硫酸铵、氯化铵、硝酸钾或硝酸钠1-5g/L、KH₂PO₄0.005-0.3g/L、ZnSO₄0.005-0.3g/L，MgSO₄0.005-0.3g/L。

提取聚苹果酸钙中去除发酵菌体还可以采用膜分离过滤(超滤膜或无机陶瓷膜)，制备聚苹果酸钙沉淀可向发酵清夜中加入相当于发酵清夜1～4倍体积的体积分数为80～100的乙醇溶液或甲醇，4～10℃冷冻12～36小时均可，制得的聚苹果酸钙沉淀经干燥后粉碎可与饲料或基础料混合使用；含聚苹果酸钙的复合酸化剂的浓缩液可用于畜禽饲料基础料拌料或与饮用水混合。

实施例3

聚苹果酸钙复合添加剂仔猪饲喂效果

选择健康断奶仔猪16头，分为4个处理，每个处理4个重复，每个重复1头断奶仔猪。仔猪断奶日龄平均为21日龄，平均断奶体重8.01±0.21kg，各处理断奶仔猪的初始体重差异不显著(P＞0.01)。参照中国(2004)《猪的营养需要》配制成不含碳酸钙(CaCO₃)玉米-豆粕型基础日粮。基础日粮Ca的含量为0.63％，8～20kg阶段仔猪Ca的需要设为0.88％。试验处理设为无机钙组，添加碳酸钙(CaCO₃：Ca38％)的量为(0.88-0.63)/0.38＝0.66％，日粮中总钙含量0.88％；100％有机酸钙组(聚苹果酸钙提供钙源)，添加聚苹果酸钙的量为(0.88-0.63)/0.3312＝0.75％，日粮中总钙含量0.88％，聚苹果酸含量0.52％；80％有机酸钙组，即无机钙组中原来由碳酸钙补充钙量的80％用有机钙源替换，则添加聚苹果酸钙的量为：(0.88-0.63)×80％/0.3312＝0.60％，日粮中总钙含量0.83％，聚苹果酸含量0.42％；60％有机酸钙组，即无机钙组中原来由碳酸钙补充钙量的60％用有机钙源替换，则添加聚苹果酸钙的量为：(0.88-0.63)×60％/0.3312＝0.45％，日粮中总钙含量0.78％，聚苹果酸含量0.31％，整个试验期为40天。试验设计见表1。

表1、试验设计

试验基础日粮参照中国(2004)《猪的营养需要》配制成玉米-豆粕型基础日粮。饲粮组成及营养成分见表2。在基础日粮中，根据试验设计加入碳酸钙、聚苹果酸钙构成各试验处理日粮。

表2、试验基础日粮配方组成及营养成分

(1)肠道菌群的影响

试验结束后检测肠道菌群情况。结果显示，添加聚苹果酸钙后，仔猪日采食量增加，60％聚苹果酸钙组仔猪乳酸菌数为8.64CFU/g，80％聚苹果酸钙组为8.18CFU/g，100％聚苹果酸钙组为8.87CFU/g，无机碳酸钙组为8.4CFU/g；60％-100％聚苹果酸钙组大肠杆菌数检测不出，而无机碳酸钙组为2.65CFU/g。表明添加聚苹果酸钙复合酸化剂后，能有效调节仔猪肠道菌群。

(2)免疫功能的影响

各试验处理对断奶仔猪免疫功能的影响见表3。

表3、试验处理对断奶仔猪免疫功能的影响(单位：μg/mL)

从表3可知，饲料中添加不同含量的聚苹果酸钙复合酸化剂，相比无机碳酸钙组，聚苹果酸钙能有效提高仔猪免疫功能指标，提高仔猪机体免疫力。

(3)试验处理对断奶仔猪血清中Ca、P、AKP(碱性磷酸酶)的影响

各试验处理对断奶仔猪血清中Ca、P的影响见表4。

表4、试验处理对断奶仔血清中Ca、P的影响(单位：μg/mL)

注：同行肩注小写字母相同者，差异不显著(P＞0.05)，小写字母不同者，差异显著(P＜0.05)。

从表4的统计数据可知：各处理组对断奶仔猪血清中的Ca、P、AKP的影响无显著差异(P＞0.05)；60％有机钙组的血清P显著低于其余各组(P＜0.05)。上述结果表明：80％聚苹果酸钙组，即基础日粮中额外添加钙的80％用聚苹果酸钙满足，对血清中Ca、P、AKP水平无影响，聚苹果酸钙中钙的利用效率比无机碳酸钙高20％。

(4)试验处理对断奶仔猪血清部分生化指标的影响

各试验处理对断奶仔猪血清部分生化指标的影响见表5。

表5、试验处理对断奶仔猪部分生化指标的影响

从表5的统计数据可知，添加聚苹果酸钙组相比无机钙组，能有效提高血清淀粉酶的活性，提高仔猪对营养吸收利用，促进生长；此外添加聚苹果复合酸化剂组血清皮质醇明显低于无机碳酸钙组，表明能降低血清皮质醇水平，降低猪的应激。随替代水平增加，抗应激能力增加，完全用聚苹果酸钙替代钙的添加量，其抗应激能力达显著水平(P＜0.05)。抗应激能力的提高，可有效提高仔猪的抗病能力和提高猪肉品质。

实施例4

聚苹果酸钙复合添加剂蛋鸡饲喂效果，具体方法如下：选取体重、产蛋率相近的56周龄海兰褐蛋鸡320只，随机分成2组，每组8个重复，每个重复20只鸡，对照组饲喂基础饲粮，饮水为自来水。试验组为聚苹果酸钙浓缩液添加组，按照0.1％(m/v)的添加量稀释在饮水中，其中钙含量为0.03％(m/v)。试验期12周，结果表明添加聚苹果酸钙组可提高蛋鸡的生产性能，蛋鸡产蛋率为87.4％，对照组为83.5％，料蛋比为2.09，对照组为2.20；蛋壳厚度、蛋壳比例和蛋壳强度增加明显，添加聚苹果酸钙组相比对照组，蛋壳厚度从0.386mm提高到0.406mm，蛋壳比例从9.91％提高到10.63％，蛋壳强度从3.03Kg/cm²提高到3.31Kg/cm²，表明聚苹果酸钙可提高蛋品质。

实施例5

聚苹果酸钙复合添加剂蛋鸡饲喂效果，具体方法如下：选取体重、产蛋率相近的56周龄海兰褐蛋鸡320只，随机分成2组，每组8个重复，每个重复20只鸡，对照组饲喂基础饲粮，饮水为自来水。试验组为聚苹果酸钙固体干粉，按照每吨基础饲粮2KG的添加量与基础饲粮混合，饮水为自来水。试验期12周，结果表明，添加聚苹果酸钙组可提高蛋鸡的生产性能，蛋鸡产蛋率为85.5％，对照组为84％，料蛋比为2.13，对照组为2.20；蛋壳厚度、蛋壳比例和蛋壳强度增加明显，添加聚苹果酸钙组相比对照组，蛋壳厚度从0.385mm提高到0.399mm，蛋壳比例从9.95％提高到10.29％，蛋壳强度从3.08Kg/cm²提高到3.44Kg/cm²，表明添加聚苹果酸钙复合酸化剂可提高蛋品质。

实施例6

聚苹果酸钙复合添加剂肉鸡饲喂效果，具体方法如下：选取AA肉仔鸡240只，随机分成2组，每组3个重复，每个重复40只鸡，对照组饲喂基础饲粮，饮水为自来水。试验组为聚苹果酸钙固体干粉，按照每吨基础饲粮添加3kg的添加量与基础饲粮混合，饮水为自来水，试验期42天，结果表明，添加聚苹果酸钙组可提高蛋鸡的生长性能，平均日增重为37.86g/d，对照组为35.21g/d；料重比为1.95,比对照组低(2.15)；肉鸡盲肠乳酸杆菌数为3.54CFU/g，对照组为1.14CFU/g，大肠杆菌数为0.38CFU/g，而对照组为1.45CFU/g,表明聚苹果酸钙复合添加剂能改善肉鸡肠道菌群数，提高肉鸡的生长性能。

实施例7

聚苹果酸钙复合酸化剂对比试验

聚苹果酸钙复合添加剂与普通缓释型酸化剂及无机碳酸钙的蛋鸡饲喂对比效果，普通缓释型酸化剂制备如下：取与聚苹果酸钙复合添加剂中等量的苹果酸，用HPMCP水溶液均匀雾化在苹果酸原料表面后，用硬脂酸或棕榈酸热熔混合完全为包材，用流化床包衣制备得到普通缓释型苹果酸酸化剂。

全选取体重、产蛋率相近的56周龄海兰褐蛋鸡640只，随机分成4组，每组8个重复，每个重复20只鸡，对照组饲喂基础饲粮，饮水为自来水。试验组为聚苹果酸钙添加组、普通缓释型酸化剂和无机碳酸钙组，聚苹果酸钙按照每吨基础饲粮添加2kg的添加量与基础饲粮混合，普通缓释型苹果酸酸化剂按照聚苹果酸钙中等量的苹果酸量添加量添加在基础饲粮中，无机碳酸钙按照聚苹果酸钙中等量的钙添加量添加在基础饲粮中。试验期12周，结果表明添加聚苹果酸钙组可提高蛋鸡的生产性能，蛋鸡产蛋率为86.8％，添加普通缓释型苹果酸酸化剂的蛋鸡产蛋率为83.1％；添加无机碳酸钙的蛋鸡产蛋率为81.3％，普通对照组为81％。蛋壳厚度、蛋壳比例和蛋壳强度增加明显，添加聚苹果酸钙组相比对照组，蛋壳厚度从0.38mm提高到0.412mm，蛋壳比例从9.85％提高到10.69％，蛋壳强度从3.0Kg/cm²提高到3.5Kg/cm²；普通缓释型苹果酸酸化剂组相比对照组，蛋壳厚度从0.38mm提高到0.395mm，蛋壳比例从9.85％提高到10.34％，蛋壳强度无变化；无机碳酸钙组相比对照组蛋壳厚度从0.38mm提高到0.403mm，蛋壳比例从9.85％提高到9.91％，蛋壳强度从3.0Kg/cm²提高到3.33Kg/cm²。实验结果表明，聚苹果酸钙复合添加剂明显优于普通缓释型酸化剂和无机钙添加剂，可显著提高蛋鸡的生产性能和蛋品质。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.聚苹果酸钙在制备饲料酸化剂中的应用。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述聚苹果酸钙作为饲料酸化剂提高畜禽生产性能中的应用。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述畜禽为猪、牛、羊、鸡或鸭。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述畜禽为猪，所述生产性能为抗病能力、生长性能或肉品质。

5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述畜禽为鸡，所述生产性能为产蛋率、肉品质或生长性能。

6.根据权利要求1～5任一项所述的应用，其特征在于：所述聚苹果酸钙由产聚苹果酸的短梗霉属菌种在碳酸钙或氢氧化钙控制pH为5-6.5条件下发酵而得。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述产聚苹果酸的短梗霉属菌种为保藏号为CCTCC NO：M 2012223的出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)。

8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述发酵的方法为将活化的菌种接种于发酵培养基中，在温度为23～30℃、通气体积比在1：0.8～1.6、残糖浓度在20g/L以上发酵96～200小时，发酵过程中流加碳酸钙或氢氧化钙控制pH为5～6.5；所述发酵培养基中含糖50-200g/L、氮源1-5g/L、KH₂PO₄ 0.005-0.3g/L、ZnSO₄ 0.005-0.3g/L、MgSO₄ 0.005-0.3g/L，余量为水。

9.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述发酵后还包括提取聚苹果酸，具体为：去除发酵液中发酵菌体，得到含聚苹果酸钙的发酵清液，然后将发酵清夜浓缩，灭菌，得含聚苹果酸钙的浓缩液。

10.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述发酵后还包括提取聚苹果酸，具体为：去除发酵液中发酵菌体，得到含聚苹果酸钙的发酵清液，然后向发酵清夜中加入相当于发酵清夜1～4倍体积的体积分数为80-100％的乙醇或甲醇溶液，4-10℃冷冻12～36小时，得到聚苹果酸钙沉淀。