CN105658225A - 用于动植物的递送系统和益生菌组合物 - Google Patents

Abstract

益生菌组合物，包括一种或多种芽孢形式的细菌种属，形成稳定的悬浮液并且优选起益生元作用的增稠剂，一种或多种酸或者酸的盐，和可选地水活性减弱剂。一种用于通过重力加料或者非接触泵将益生菌组合物，优选地结合酸化的饮用水递送至植物或者动物的消费地的系统，包括具有防止容器内的益生菌组合物污染的可连接的管道系统的可收缩容器。可以响应于计时器、运动检测器、液面传感器、RFID标签、或者其他机构驱动递送以周期地或者连续地将益生菌组合物的剂量直接分配至植物周围的土壤或者用于动物的水或者饲料。一种用于增加动物的GIT中的有益细菌的方法包括向酸化的饮用水添加益生菌。

Description

用于动植物的递送系统和益生菌组合物

相关申请的引用

本发明要求2013年10月25日提交的美国临时申请序号61/895,775的权益。

技术领域

本发明涉及稳定的益生菌组合物(probioticcomposition)以及用于将该组合物递送至动植物的系统和方法，该组合物包括合生元组合物(symbioticcomposition)和结合酸化的饮用水使用的组合物。

背景技术

益生菌已经多年用于农田和农业应用。益生菌制剂的主要用途是作为饲料添加剂，但是其他用途包括住处的处理、动物伤口护理、池塘处理、和水处理。当用作饲料添加剂时，益生菌材料通常直接地添加至饲料(被称为直接饲喂微生物或者“DFM”)并且由动物消耗。各种产品形式的DFM产品是商业可获得的，包括粉末、浆料、凝胶、丸剂、和胶囊，DFM产品可以混合到饲料中，施肥于、作为浆料给出、或者混合到饮用水或者代乳品中。使用剂量根据产品变化，从单剂量应用至连续供料应用。大部分DFM产品必须存储在阴凉的干燥区域，远离热量、直射阳光、和高水平的湿度以防止破坏细菌或者使得细菌作为益生菌是无效的。商业可获得的DFM产品的一些形式包含细菌芽孢，尤其芽胞杆菌种属，认为细菌芽孢更稳定并且即使在苛刻的环境条件，诸如高温、干燥和极端的pH下可以具有长的贮藏寿命。这些芽孢将发育为营养细胞并且在条件变得有利时生长。食品药品监督管理局和美国饲料质量委员会(AAFCO)批准几个芽胞杆菌种属在美国的DFM产品中使用，包括枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌和迟缓芽孢杆菌。其他国家已经批准其他芽胞杆菌种属作为益生菌微生物的使用。

即使用于DFM产品的相对稳定的细菌种属可能对某些条件敏感，通常在DFM产品对牲畜的应用中发现。例如，饲料中的水活性可以减少即使最稳定的细菌形式的贮藏寿命。已知各种技术帮助增加DFM产品中的细菌的贮藏寿命。微型胶囊是增加益生菌配制品的贮藏寿命以允许在DFM产品中使用的一个已知方法。例如，美国专利号6,254,910公开了用于递送不稳定的或者敏感的成分的递送系统，其中，不稳定的或者敏感的成分与其他食品成分共挤出，使得不稳定的或者敏感的成分封装在食品成分的外层内，其中，每层具有特定的水分含量。‘910专利中公开了几个益生菌种属，包括凝结芽孢杆菌，优选以芽孢形式为不稳定的或者敏感的成分，这些成分适用于封装以保护益生菌并且增加加工期间和使用的环境条件下的存活概率。已经使用包括喷雾干燥挤出、乳液和相分离的其他封装技术，但是具有有限的成功和附加的费用。已知的封装的益生菌产品，被称为Bac-In-A-BoX，从SG奥地利(http://www.sgaustria.com/probiotics)商业可获得。使用钙-藻酸盐凝胶胶囊形成物的更新的微型胶囊技术看起来有希望，但是仍然处于发展阶段并且仍旧不适用于大的工业应用。

类似地，美国专利号5,501,857公开了具有细菌种属的胶囊内的胶囊，诸如内胶囊中通常的乳杆菌属或者双歧杆菌属的一种及其他有利成分，诸如外胶囊中的维生素，其中，每个胶囊由明胶壳体包围。胶囊结构内的胶囊允许在单个胶囊内使用不相容的多种有利成分。这些胶囊具有需要直接给予动物的缺点。在WO2010/079104、WO2012/167882、和美国专利申请公开号2013/0017174中公开了类似的直接口服组合物和方法。然而，这些配制品通常复杂并且必须直接给予每个动物，这是耗时的并且可能是困难的。

还已知的是使用生物反应器向动物饮用水添加益生菌细菌以使细菌处于营养状态。这种方法在美国专利号4,910,024中公开，该专利描述生物反应器技术和用于在活的、营养的条件下将温度敏感的益生菌细菌递送到潜在的许多家畜的方法作为增加营养吸收效率并且控制这种动物的消化道中的有害微生物的增殖的手段。使用现场生物反应器递送益生菌存在一些缺点。主要缺点是保持无菌或者防止受外部细菌、酵母、和真菌源的污染的困难。理想地，生物反应器中使用的水必须是无病原体的并且设备必须预防不希望的微生物的空气传播，不希望的微生物可以在设备中生长并且给至动物。这些设备还需要电力和充足的水压力。另外，细菌在生物反应器中的生长与温度相关并且设备将需要控制温度以确保细菌的适当生长。在设备通常使用的现场，诸如畜棚的标准周围温度和环境变化(诸如湿度)将引起没有温度和环境控制的不利的生长变化和不协调。递送营养状态细菌至动物饲料或者饮用水的DFM产品还可能更易受苛刻的胃部环境的影响，一旦被动物摄取并且可能未存活到达其中益生菌通常大部分有效的肠道。另外，细菌的数量必须在适当的时间以适当的浓度有效喂至动物，并且这利用现有的益生菌递送技术可能难以实现。

还存在用于递送无菌液体的已知系统。例如，美国专利号5,320,256公开了用于递送无菌液体的系统，该系统包括用于存储无菌液体的可压缩贮存器，从贮存器延伸的柔性递送元件，其中，递送元件具有中空内部，和一系列截止阀以允许递送并且预防液体或者空气逆流到系统中。该‘256专利与递送益生菌配制品或者递送无菌液体至动物或者农业环境不是特别地相关。在美国专利号6,723,076中发现另一个实例，该实例特别用于向动物递送药物、维生素、营养物等。‘076专利中公开的递送系统包括密封的可拆卸袋子，该袋子具有两个软管，连接用于填充袋子并且利用注射枪将溶液从袋子给至动物。虽然这些系统解决了与益生菌递送相关联的一些问题，但是它们没有解决与益生菌组合物的环境稳定性或者益生菌组合物的自动的且控制的给料至饲料或者水供应相关的问题。

还已知益生菌以芽孢形式给至动物。除了以上论述的‘910专利，美国专利号4,999,193公开了将细菌，尤其蜡样芽胞杆菌(IP5832菌株)的芽孢添加至动物饲料或者饮用水。已知芽孢能够经受住高温，使得它们在通常涉及热量的制造饲料期间更好地适于并入动物饲料。虽然芽孢形式细菌的使用解决了与温度稳定性相关联的问题，但是现有技术未提供以容易用于现有装备不需要任何改型或者额外的电源的方式实现控制的递送的同时消除外部污染的胜任的递送系统。

除了提供益生菌，还已知提供与益生菌结合的益生元。该结合通常称为合生元。例如，WO2012/027214公开了芽孢形式芽胞杆菌细菌与益生元碳水化合物的合生元组合，益生元碳水化合物包括阿糖基木聚糖、阿糖基木聚糖低聚糖、木糖、可溶纤维糊精、可溶玉米纤维和聚糊精。益生元是不易消化的碳水化合物或者可溶纤维，通过可选地刺激肠子有益菌的有利生长或者活性和/或减少致病种群提供对受体的有益生理作用。益生元耐动物的胃部和小肠中的消化胃酸和消化酶并且能够基本上完好地或者仅部分分解到达大肠(除了溶解在存在于胃肠道中的水中)。一旦在大肠中，益生元提供有益菌的碳水化合物食物源并且经受结肠中完整的或者部分的发酵(大肠的部分，在结肠内通过发酵过程出现额外的营养吸收)。在结肠内的细菌的作用下出现对益生元食物质量的发酵，产生气体和短链脂肪酸(SCFA)。当将益生元添加到动物饲料时，增加SCFA，诸如丁酸、乙酸、丙酸、和戊酸的产生。科学研究已经表明，SCFA具有重要的健康益处。通过增加有益菌种群，益生元还抑制结肠中致病菌，诸如梭状芽孢杆菌、大肠杆菌、和沙门氏菌的种群。

已知各种益生元，包括多糖、低聚糖、低聚果糖(FOS)、低聚半乳糖(GOS)、大豆低聚糖(SOS)、低聚木糖(XOS)、焦糊精、低聚异麦芽糖、和乳果糖。特定水溶性食用纤维益生元还包括果聚糖(菊粉)、黄原胶(E415)、果胶(E440)、Natriumalginat(E401)、Kaliumalginat(E402)、海藻酸铵(E403)、海藻酸钙(E404)、PGA(E405)、琼脂(E406)、和角叉菜(E407)。这些益生元纤维的摄取可以改变其他营养物和化学品如何通过膨胀和粘性吸收并且还可以改变胃肠道的内容物的属性，已表明，增加牲畜的肠和盲肠中的乳酸杆菌和双歧杆菌的种群。在家禽研究(尤其关于肉鸡的研究)中，已表明，提供益生菌和益生元的合生元组合增加绒毛/隐窝比率(或者绒毛高度：隐窝深度的比率)。绒毛/隐窝比率是类似小肠的消化容量的指示。酶消化的最后阶段出现在小肠内，释放能够被吸收的小分子，诸如，糖、单糖、二糖、氨基酸、二肽、和脂质。所有的该吸收和大量酶消化发生在小肠上皮细胞的表面上，并且为了容纳这些过程，需要巨大的粘膜表面区域。绒毛是来自小肠的上皮内层的极小的(手指状、头发状、蠕虫状)突出物。绒毛高度是从绒毛的尖端(顶部)至绒毛隐窝结测量。绒毛填充有血管，其中，循环的血液拾取营养物。隐窝是绒毛之间的区域。隐窝深度被定义为内陷的深度、或者邻近的绒毛之间的壁的折叠中的深度。隐窝深度的测量是从底部向上至隐窝和绒毛之间的过渡区域测量的。绒毛表面区域利用公式，VW/2倍VL计算，其中，VW等于绒毛的宽度和VL等于绒毛长度。更多的表面区域提供更多的营养物的吸收。家禽共生研究中的绒毛/隐窝比率的增加表示营养物的消化和吸收的增加。

一些研究还示出益生菌与益生元之间的这种协同的重要性和益处以及帮助年幼的动物获得更好的生长特性的有效性。使用枯草秆菌作为益生菌和菊粉作为益生元的研究已经表明，该组合在猪类和家禽种群中比仅使用枯草秆菌更有效。例如，证明与对照组相比较，该合生元组合减小(P<0.05)排泄物pH、肠内容物和盲肠内容物pH。与对照组相比较，该组合还通过减少(P<0.05)梭状芽孢杆菌和大肠杆菌的数量并且增加(P<0.05)双歧杆菌和乳酸杆菌的数量调制回肠和盲肠微生物群组成。在另一个研究中，断奶的猪崽当喂食包含益生元的饮食时示出具有增加的丁酸酯水平(SCFA)。丁酸酯对内脏改善的重要性是众所周知，因为这对优化营养吸收至关紧要。

动植物供水系统中遇到的另一个问题是饮用水和水运输系统中的细菌种群。城市供水通常具有一些水平的细菌存在并且当地水源(诸如现场池塘)可能包含来自周围土壤、鱼类、和径流的细菌。已知这些细菌引起或者促进饮用水系统中的生物薄膜的形成。当微生物细胞连接至供水系统的表面时，诸如管道和饮用的接头/喷嘴时，形成生物薄膜，并且形成薄膜或者粘液层。这些生物薄膜可以积累，导致堵塞系统的部件，或者生物薄膜的部分还可能断开，引起系统的其他区域的另外的堵塞，这减少动物或者植物可利用的水的量。用于去除这些水系统中的生物薄膜的一个已知的方法是通过增加水位中的压力冲洗薄膜。该方法可能引起水系统的部件的破坏并且通常留下来自生物薄膜的矿物沉淀，矿物沉淀将用作微小有机体的隐蔽处并且引起生物薄膜重建。还已知使用化学处理产品，诸如氯气和过氧化氢并且该化学处理产品具有良好的消毒能力；然而，这些产品不益于动物的肠健康或者植物的土壤健康并且甚至可能有害。

还已知通过向水添加某些有机酸使水酸化。酸化水的使用有几个原因的好处，包括非解离形式的酸可以穿透细菌壁并且消灭某些微生物，这可以减少水系统中的生物薄膜形成，有助于保持饮用槽、接头/喷嘴清洁，并且可以减少水中细菌的数量。因为水中的细菌可能致病并且当动物摄取时可能引起疾病，鉴于某些地理区域，诸如欧洲禁止抗生素的使用，减少水中的细菌可能尤其有帮助。另外，当动物摄取足够数量时引起胃部pH在约6以下，病原微生物(来自其它来源，诸如食物)的生长被抑制。通常，弱有机酸，诸如乙酸、丁酸、乳酸、和山梨酸被用于使饮用水酸化。使饮用水酸化存在许多缺点或者有困难。例如，可能难以将pH水平保持在期望范围(7以下并且通常5.5以下)。在饮用水中应用单种酸通常引起pH迅速减小，这可能具有消极的结果，诸如较少的水摄入和降低的特性，包括较低的饲料转化率和较低的动物的每日体重增加。例如，在疾病期间，猪将使它们的采食量下降但是保持它们的水摄入。因此，可口的水对动物的GIT健康是重要的。酸剂的使用还可能对水系统中的金属组件有腐蚀性，导致附加的维修和替换成本。为了减小这些影响，可以使用有机酸的混合使饮用水酸化，因为混合具有使pH缓慢减小的缓冲作用。当与单种酸相比较时，有机酸的协同混合还具有较大的抗细菌作用，更美味，并且腐蚀性较小。酸化的饮用水的不正确使用将会引起细菌种群的增殖和藻类的生长(可能引起水系统的进一步的堵塞)和采食量的减小(可能引起减小的体重增加和营养物的不充足吸收)。另外，已知一些酸引起真菌生长，这可能阻塞系统部件并且对动物有害。

虽然已知益生菌独自使用或者与益生元结合使用并且单独使用酸化的饮用水向动物提供健康益处并且改善植物和动物水系统的洁净度，但是先前还不知道将益生菌、益生元、和酸化的饮用水结合在一起提供协同的健康益处。

发明内容

本发明涉及稳定的益生菌组合物，包括：包含益生菌和益生元的组合物，并且涉及用于将组合物递送至动植物，包括递送具有酸化水的组合物以提供额外益处的系统和方法。益生菌组合物包括悬浮的益生菌芽孢，益生菌芽孢在包括通常在农田和农业环境中遇到的温度波动的宽范围的环境条件下是稳定的。该组合物是热稳定的并且在这些畜牧场和类似的环境中发现的极端条件下不会沉淀(settle)、改变组成或者活性。根据本发明的优选益生菌组合物包括来自芽孢形式的芽胞杆菌属(Bacillusgenus)的一种或多种种属，其在不利条件期间是稳定的。

根据一个优选实施方式，该组合物包括细菌芽孢，按重量计约0.00005％至3.0％的表面活性剂，按重量计约0.002％至5.0％的增稠剂和可选地按重量计约0.01％至2.0％的酸化剂、酸、或者酸的盐(包括用作防腐剂或者稳定剂的那些)，剩余部分是水。根据另一优选实施方式，该组合物包括细菌芽孢，按重量计约0.1至5.0％的增稠剂，按重量计约0.05至0.5％的酸或者酸的盐，可选地按重量计约0.1至20％的水活性减弱剂(wateractivityreducer，水活性还原剂)，并且可选地约0.1％至20％的额外的酸化剂(酸或者酸的盐)，剩余部分是水。可选的酸化剂将组合物的pH减小至有利的水平并且当将组合物根据优选的使用方法添加至饮用水时可以用于使较少量的饮用水酸化，如以下更详细地论述。

最优选地，两种优选实施方式中的细菌芽孢是40至60％的盐(食盐)和60至40％的细菌芽孢的干燥粉末共混物，该组合占组合物的重量的约0.1至10％。该组合物优选包括大约1.0×10⁸至大约3.0×10⁸cfu/ml的组合物(芽孢悬浮液)，当利用饮用水(用于动物供水应用)稀释时，该组合物在饮用水中提供大约10⁴至10⁶cfu/ml的细菌菌株。最优选地，两种优选实施方式中的增稠剂还起益生元作用的一种，诸如黄原胶以提供额外的益处。

用于递送益生菌组合物，且优选地，根据本发明并且包括益生元或者其他治疗组合物或者无菌液体的那些组合物的系统和方法包括将组合物或者液体封装在容器中并且使用重力加料或者电池供电的非接触泵将它们直接递送至种植器或者水或者饲料站。组合物或者液体优选封装在容器，最优选地，具有连接的管道或者可连接的管道的可拆卸(collapsible)的小袋或者袋(与具有可连接至管道系统的集成的分配端口的IV袋或者聚酯袋相似)中。根据使用的容器的类型，可以对容器和管道系统进行杀菌或者容器和管道系统可以不经杀菌使用。通过使用本发明的系统，在益生菌组合物被分配至动物或者植物之前存储在消费地点时，保护益生菌组合物免受其它外部细菌种属或者真菌等的污染。组合物或者液体通过递送管从容器递送至动物饲养站、动物给水槽、加压的饮用水线路、池塘、种植器等。通过管道的递送由非接触泵或者具有阀门的重力加料(gravityfeed)控制以控制组合物的流动。控制泵或者阀门使得可以根据需要在某些持续时间，根据涉及的特定的组合物或者液体和组合物或者液体被递送至的动物或者植物种属、或者使特定的进料和饮用的进度匹配的时间和剂量可选地开始和停止组合物的流动以获得适当的排出剂量或者体积。还可以响应于外部刺激，诸如动作或者光控制泵或者阀门。没有必要使可折叠的袋子开孔，所以空中的污染物和不希望的细菌不被引入物料容器。根据一个优选实施方式，鸭嘴型阀门或者类似的机构被连接至递送管的末端以防止任何污染物或者不希望的细菌在管道的末端生长。无论使用非接触泵还是重力加料，物料容器优选悬挂在泵或者排放点上面的足够高度以提供足够的静水压力来进料气泵或者排出组合物，并且保护容器免遭动物危害。为了有助于容器固定并且保护容器免受可能的穿孔，容器可以可选地放置或者悬挂在保护性的箱体或者外壳内部。用于递送根据本发明的组合物和液体的系统和方法简单并且成本低并且不需要无菌水或者供电电源的现场源来操作。

附图说明

结合附图进一步描述和解释本发明的系统和方法，其中：

图1是根据本发明的递送系统的一个实施方式的侧视图；

图2是根据本发明的递送系统的另一个实施方式的侧视图；

图3是供根据本发明的递送系统使用的替代的容器和管道系统的侧视图；

图4是根据本发明的递送系统的另一个优选实施方式的正透视图；

图5是图4的递送系统的实施方式的后透视图；

图6是图4的递送系统在支撑外壳内的部分正透视图；以及

图7是图4的递送系统的侧视截面图。

具体实施方式

根据本发明的一个优选实施方式的益生菌组合物包括一种或多种细菌种属、表面活性剂、和增稠剂，并且可选地一种或多种酸化剂、起防腐剂作用的酸或者酸的盐。根据本发明的另一优选实施方式的益生菌组合物包括一种或多种细菌种属、增稠剂、一种或多种酸化剂、酸或者酸的盐，以及可选地表面活性剂。任一实施方式还可以可选地包括益生元，到增稠剂还不是益生元的程度或者除了为益生元的任何增稠剂。任一实施方式还可以可选地包括一种或多种水活性减弱剂。最优选地，根据本发明的组合物包括各种种属的悬浮的益生菌芽孢，如以下更详细描述的。使用芽孢形式的这些种属增加益生菌在严酷的环境条件，尤其是在马厩、畜棚、及其他农田和农业环境中出现的温度波动下的稳定性。

合适的增稠剂包含在根据两种优选实施方式的组合物中。增稠剂优选是在通常在非气候控制的环境，诸如畜棚、农田、和饲养场中发现的变化的温度下不分离或者分解的一种。增稠剂有助于使悬浮液稳定，使得细菌混合物保持均匀并且分散在组合物的体积中并且未从悬浮液中沉淀。当使用如下所述的递送系统和方法时，这确保益生菌材料的浓度在整个容器中均匀分布，使得递送的益生菌材料的剂量在整个处理循环中保持一致或者相对一致(根据使用的具体递送方法和控制机构)。

任一实施方式中最优选的增稠剂是黄原胶，黄原胶是由葡萄糖的五糖重复单元、甘露糖、和葡萄糖醛酸和已知的益生元组成的多糖。与一些其他树胶不同，黄原胶在宽范围的温度和pH下非常稳定。黄原胶，类似全部可溶的纤维，有助于平衡肠内的pH并且趋于减缓食物的移动并且延长嘴巴至盲肠的传递时间(transitiontime)。这种减缓可以允许芽孢在到达肠之前在胃中更长时间发育，这允许使用更稳定的芽孢形式的细菌，而不是使用营养细菌，营养细菌可能在使用的严酷环境条件不能存活或者可能在动物的胃中不能存活。另一种优选的增稠剂是金合欢胶(acaciagum)，金合欢胶也是已知的益生元。其他优选的增稠剂包括刺槐豆胶、瓜尔胶和阿拉伯树胶，这些也被认为是益生元。除了益生元的益处，这些纤维不与无机物和维生素结合，从而不限制或者干扰它们的吸收并且甚至可以改善某些无机物，诸如钙的吸收。还可以使用被认为不是益生元的其他增稠剂。

任一实施方式可以可选地包括一种或多种益生元，如果使用的增稠剂不仅是益生元而且还可以使用除益生元增稠剂之外的增稠剂，那么其是优选使用的。益生元被分类为二糖、低聚糖和多糖，并且可以包括菊粉、低聚果糖、果寡糖(FOS)、低聚半乳糖(GOS)、反式低聚半乳糖(TOS)和短链果寡糖(scFOS)、大豆果寡糖(soyfructo-oligosaccharide)(soyFOS)、葡萄寡糖(gluco-oligosaccharide)、糖寡糖(glyco-oligosaccharide)、乳糖醇、麦芽寡糖(malto-oligosaccharide)、低聚木糖、水苏糖、乳果糖、棉子糖。甘露寡糖(MOS)是可以不增加益生菌细菌种群，但是将与病原体结合并且从肠道去除病原体并且被认为刺激免疫系统的益生元。

两种实施方式优选包括起防腐剂作用或者使组合物酸化的一种或多种酸化剂、酸、或者酸的盐。优选的防腐剂是乙酸、柠檬酸、富马酸、丙酸、丙酸钠、丙酸钙、甲酸、甲酸钠、苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸、山梨酸钾、和山梨酸钙。还可以使用其他已知的防腐剂，优选通常被认为是安全的(GRAS)食品防腐剂。这些相同的酸或者酸的盐的一种或多种除了用作防腐剂的任何量还可以可选地作为酸化剂添加。根据给料机构和环境，可选的酸化剂可以用于使较少量的饮用水，诸如单个规模较小的水槽中的水酸化。对于较大的水系统和多个水槽或者饮水位置，优选使用单独的酸化系统，因为将需要较大量的酸或者酸的盐来降低较大体积的水的pH。即使未用于使饮用水完全酸化，这些酸和酸的盐会有助于降低组合物的pH。优选地，组合物的pH在约4.0至7.0之间。更优选地，在约4.0至5.5之间并且最优选地4.5左右。降低组合物的pH可以具有针对酵母、霉菌、和致病的细菌的抗微生物活性。

一种或多种水活性减弱剂，诸如氯化钠、氯化钾、或者玉米糖浆(cornsyrup)(70％的玉米糖浆溶液)可选地包含在根据任一优选实施方式的组合物中。水活性减弱剂有助于抑制微生物生长，使得细菌芽孢在组合物被排出到达待处理的动物或者植物的消费地的时间之前被存储时没有过早地发育。它们还有助于抑制污染微生物的生长。

第一实施方式优选包括表面活性剂，但是在第二实施方式中表面活性剂是可选的。表面活性剂优选对于动物摄取是安全的，虽然其他表面活性剂可以用于其他应用，诸如递送至植物。最优选地，表面活性剂是聚山梨酯80。虽然任何GRAS或者AAFCO批准的表面活性剂或者乳化剂可以用于任一实施方式，存在一些动物可能不能很好地忍受所有批准的表面活性剂的忧虑。因为表面活性剂使悬浮液稳定的益处，所以保持均匀并且不沉淀的细菌混合物还可以通过使用增稠剂实现，没有必要添加表面活性剂。如果表面活性剂用于根据该第二实施方式的组合物，其优选以与第一实施方式几乎相同的重量百分比范围使用。

最优选地，在两种实施方式中使用的细菌种属是来自芽胞杆菌属的一种或多种物种。对于益生菌细菌最优选的种属包括以下：短小芽胞杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜淀粉芽胞杆菌(Bacillusamylophilus)、枯草芽孢杆菌、解淀粉芽胞杆菌、克劳氏芽孢杆菌、坚强芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、马铃薯芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌纳豆(Bacillussubtilisvar.natto)或者东洋芽胞杆菌(Bacillustoyonensis)，但是还可以使用批准作为使用国的益生菌的任何芽胞杆菌种属。优选的是细菌处于芽孢的形式，因为芽孢形式对环境波动，诸如周围温度变化更稳定。另外，与营养状态DFM相比，芽孢被认为一旦被动物摄取能够更好地通过胃存活以在肠中发育，在肠中它们是有利的。最优选地，用于根据本发明的组合物的芽孢是包括约40％至60％盐(食盐)和60％至40％细菌芽孢的干粉末共混物。芽孢从液体发酵浓缩物喷雾干燥。盐用于将纯喷雾干燥的芽孢粉末稀释至最终芽孢粉末共混物中的标准芽孢数。在生产发酵期间，不同的芽胞杆菌菌株将以不同的速度生长，导致用于发酵分批液的变化的最终计数数量。发酵液被离心以使液体中的芽孢浓缩。然后，浓液被喷雾干燥，产生仅包含芽胞杆菌芽孢的粉末。向喷雾干燥的芽胞杆菌芽孢粉末添加盐有助于使各批次每克芽孢共混物计数标准化。还可以使用其他形式的细菌芽孢或者芽孢共混物。最优选地，干燥的芽孢共混物与组合物中使用的水的一部分预混合，大约全部水的3％至30％，并将产生的细菌芽孢溶液添加至其他成分，包括剩余的水。这有助于将细菌芽孢分散在整个组合物中。

根据本发明的第一优选实施方式的益生菌组合物优选包括提供10⁸cfu/ml的芽孢悬浮液(最优选大约1.0×10⁸至大约3.0×10⁸cfu/ml的组合物，当在饮用水中稀释芽孢悬浮液时提供大约10⁴至10⁶cfu/ml饮用水)的细菌芽孢、0.00005至3.0％的表面活性剂和0.002至5.0％的增稠剂、和可选地约0.01至2.0％的作为防腐剂的一种或多种酸或者酸的盐。根据本发明的第二优选实施方式的益生菌组合物包括提供10⁸cfu/ml的芽孢悬浮液(当在饮用水中稀释芽孢悬浮液时提供大约10⁴至10⁶cfu/ml饮用水)的细菌芽孢、约0.1至5.0％的增稠剂(优选地，还起益生元作用的一种)、约0.05至0.5％的一种或多种防腐剂、可选地约0.1至20％的一种或多种水活性减弱剂、并且可选地0.1至20％的一种或多种酸化剂。两种优选实施方式中的组合物的剩余部分是水并且本文中的百分比是按重量计。优选使用去离子水或者蒸馏水来去除盐类或者外面的细菌，但是还可以使用自来水或者其它水源。

制备了根据本发明的优选实施方式的益生菌组合物的几个实例并且对不同的参数进行测试。这些组合物在以下表1中阐述。

表1

每种组合物的剩余部分是水(在这些样品中为约1L)。除了使用自来水的第一种组合物，在每种组合物中使用去离子水。显示的百分比是按重量计。每种配制品的目的是具有约4.0至5.5之间的pH，但是发现一些配制品实际具有远比期望小的pH值。配制品1的目的是具有5.0至5.5之间的pH，但是它的实际pH是大约2.1至2.3，pH过低并且可能对芽孢有害，引起封装的稳定性问题，并且经受更多限制性的运输规章。配制品1还表现出弱的增稠性。除了水源不同，配制品2与配制品1相同。配制品2实际具有约2.2至2.3的pH并且也表现出弱的增稠性。减小配制品3中的酸和酸的盐的量以提高pH并且确定当使用与配制品1和配制品2相同量的增稠剂时是否改善稠度。虽然配制品3比配制品1和配制品2好，但是它仍然表现出弱的增稠性并且它的实际pH是6.6，在目标值范围之上。将额外的酸添加至配制品4以降低pH并且添加额外的增稠剂。配制品4改进增稠性，但是增稠性的进一步改进将是有利的。配制品5中的酸的量显著增加，导致实际的pH位约1.0。配制品6中的酸的量减小并且增加增稠剂，导致组合物太稠而滴下。配制品7增加增稠剂和水活性减弱剂的量，但是在混合苯甲酸与山梨酸时表现出问题。在配制品8中去除苯甲酸和山梨酸。配制品1-7提供2×10¹¹cfu/gm的细菌芽孢和配制品8提供1×10¹¹cfu/gm的细菌芽孢。关于这些样本配制品，配制品8是最优选的，因为它表现出足够的增稠性并且实际具有约4.5+/-0.2的pH，并且使用较少的芽孢共混物。

优选的是根据本发明的实施方式的组合物使用约0.01％至约0.3％的细菌芽孢共混物且更优选地，约0.03％至0.1％之间的细菌芽孢共混物。使用的芽孢共混物的量的减少显著降低组合物的成本。根据最终用途应用，根据本发明的组合物可以使用不同量的芽孢共混物。例如，较小百分比的芽孢共混物可以用于供鸡使用的组合物，然而较大百分比将用于供猪使用。

测试了各种温度下根据配制品8的组合物的贮藏寿命。将配制品8的样本密封在塑料袋中，诸如优选如下所述的递送系统中使用的一个，并且在约4至8℃(39至46°F)、30℃(86°F)、和35℃(95°F)的温度下存储两个月以模拟农业环境中可能存储并使用益生菌组合物的一般的温度范围。在存储期的第一个月的月底，对每个样本进行观察和测试。所有的三个样本具有约4.5的pH并且三个样本的任一个没有沉淀、分层或者外形的变化，这表示细菌芽孢在存储期期间在整个组合物中保持悬浮和分散。没有样本包含任何真菌污染或者革兰氏阴性细菌污染。在时间计数零(在样本最初存储)时，每个样本包含约2.12×10⁸cfu/ml的细菌芽孢。在一个月存储期的末尾，样本包含约2.09×10⁸cfu/ml芽孢悬浮液(最低温度样本)、1.99×10⁸cfu/ml(中间温度样本)、和2.15×10⁸cfu/ml(高温样本)的细菌芽孢。细菌计数在不同的样本中稍微变化，尤其增稠的样本；然而，这些被考虑为可比的计数。每个样本在存储两个月之后再次被测试。样本包含约2.08×10⁸cfu/ml(最低温度样本)；2.01×10⁸cfu/ml(中间温度样本)；和2.0×10⁸cfu/ml(高温样本)的细菌芽孢。目标贮藏寿命是约2×10⁸cfu/ml芽孢悬浮液，所以样本在存储两个月之后在目标贮藏寿命内。这些测试结果表明根据本发明的优选实施方式的益生菌组合物在一定的温度范围内是稳定的，其中细菌芽孢保持活的、悬浮和分散在整个组合物内。每个样本配制品中使用的芽孢共混物(40至60％芽孢粉末和60至40％盐)相同，提供至少约2×10¹¹芽孢/克。共混物中的芽孢种属是多个枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌菌株。将芽孢共混物粉末与100mL的水预混合，在添加至另一种成分之前搅拌30分钟。与水预混合有助于使芽孢共混物与其他成分混合并且使芽孢分散在整个组合物中。

本发明的另一方面是用于将益生菌组合物，且优选地根据在此描述的本发明的益生菌组合物直接递送到消费地处的动物饲料或者饮用水中的系统和方法。虽然优选使用包括根据本发明的组合物的一种或多种芽胞杆菌种属的益生菌组合物，但是本发明的系统可以用于包括其他细菌属及其他种属的组合物。例如，来自以下属的一种或多种种属：芽胞杆菌、类杆菌、双歧杆菌属、足球菌属、肠球菌、乳酸杆菌、和丙酸杆菌属(包括短小芽胞杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜淀粉芽孢杆菌(Bacillusamylophilus)、枯草芽孢杆菌、解淀粉芽胞杆菌、克劳氏芽孢杆菌、坚强芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、马铃薯芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌纳豆、或者东洋芽胞杆菌居瘤胃拟杆菌(BacillustoyonensisBacteriodesruminocola)、居瘤胃拟杆菌、猪拟杆菌(Bacterioidessuis)、青春双歧杆菌、动物双歧杆菌、两歧双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、长双歧杆菌、嗜热双歧杆菌、乳酸片球菌、啤酒片球菌、戊糖片球菌、乳脂肠球菌(Enterococcuscremoris)、双乙酰肠球菌(Enterococcusdiacetylactis)、屎肠球菌、中间型肠球菌、乳酸肠球菌、嗜热链球菌(Enterococcusthermophilus)、德氏乳杆菌、发酵乳杆菌、瑞士乳杆菌、乳酸乳杆菌、植物乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、短乳杆菌、布氏乳杆菌、保加利亚乳杆菌、干酪乳杆菌、香肠乳杆菌、纤维二糖乳杆菌、弯曲乳杆菌、丙酸杆菌、费氏丙酸杆菌、薛氏丙酸杆菌)和/或一种或多种以下种属：肠膜明串珠菌、埃氏巨球形菌(Megasphaeraelsdennii)可以供本发明的系统和方法使用。

参考图1，描述了递送系统10的一个优选实施方式。递送系统10优选包括容器12、管道系统15、非接触泵20、和控制器22。容器12优选是可折叠的袋子，与IV袋子相似，包含益生菌组合物。容器12的上端14优选是可折叠袋子的封离式部分，一个或多个孔26通过封离式部分提供以促进从消费地点处的吊钩或者钉子悬挂容器12。替代地，容器12可以由夹子或者类似的机构悬挂并且上端14可以包括向外突出的脊以有助于将容器12固定至这种夹子。在容器12装满益生菌组合物之前可以对容器12进行杀菌，优选地，通过UV杀菌以确保没有污染。可选地，可以从容器中的顶部空间去除空气，但不是必要的。连接在容器12的下端或者可连接至容器12的下端的是管道15，管道15具有设置靠近容器12的第一部分16和设置靠近将分配益生菌配制品的消费地的第二部分18。管道15可以与容器12一体成形或者预连接至容器12，如本领域中的普通技术人员将理解的，在运送至使用地点之前。在运送之前，还可以对管道15进行杀菌，优选地，通过UV杀菌。当与容器12一体成形或者预连接至容器12时，一旦容器12装满益生菌组合物，管道部分18的远端优选利用可拆卸的密封件密封或者覆盖，或者可以包括阀门以封闭容器12。当益生菌组合物快要在使用地点准备分配时，密封件或者覆盖物将被去除或者阀门被打开。

管道15经过非接触泵20，诸如蠕动泵，非接触泵允许益生菌组合物从容器12泵送通过管道系统15以在消费地分配，没有与泵或者系统10在其中被使用的外部环境相关的任何潜在的污染。容器12因为泵送作用排空很好地皱缩，无需通气口。泵20优选是电池操作的，使得不需要外部电源，使得便于将系统10添加至现有的动物饲料或者饮用位置，但是还可以适合连接至电源插座或者其他外部电源。

容器12优选悬挂在泵20以上足够的高度以提供递送益生菌组合物至泵20上的入口需要的水头压力。最优选地，容器12的下端将悬挂在距离泵20的入口上面至少6英寸。管道部分18的远端优选包括“鸭嘴”阀门或者类似的机构以防止任何污染通过逆流进入管道系统。管道部分18的远端还可以包括设计成能以更宽的模式分散益生菌组合物的喷雾或者分散结构。尤其优选更宽的分散模式，如果益生菌组合物被分散到不流动的饮用水、大水面或者给料槽、干燥动物饲料、或者动物房或者垫料材料以将组合物扩散在更多的表面区域上面。更宽的分散模式还可以避免干饲料用湿气饱和。管道部分18的远端还可以分成多个管道或者连接至歧管以促进益生菌组合物至多个位置，诸如畜棚内的多个饮用槽的递送。

控制器22优选连接至泵20以定期激活泵送作用。控制器22可以包括用于激活泵20的一个或多个控制机构，诸如简单的计时器，用于在给定的持续时间或者规定时间间隔的循环激活泵20。例如，控制器22可以是编程的计时器以每隔六个小时的60秒循环激活气泵20。除了计时器还可以使用其他控制机构或者代替计时器使用其他控制机构。例如，运动检测器可以用于与计时器关连，当在指定时间段检测到动作时，以60秒的循环激活气泵20。当通过运动检测到动物的存在时，这种机构将允许益生菌组合物被递送至动物的饮用水或者饲料。这具有超过仅有计时器的控制机构的优势，仅有计时器的控制机构在没有动物存在时可能分配益生菌组合物并且可能导致益生菌的浪费。根据本发明的益生菌组合物中的细菌在被分配之后可以存活数小时，使得即使在分配时没有动物存在，当动物到达进料或者饮水时，细菌可能仍然可行，所以在动物存在时分配不是关键的。控制器22还可以被配置为感测环境光条件(诸如白天或者模拟的白天，何时动物更可能吃或者饮用)或者温度，或者在消费地可能遇到的其他变量。感测这些条件可以引起益生菌组合物在动物更可能主动进料或者饮用时被分配以防止益生菌组合物的浪费。

控制器22还可以被配置为感测连接至动物的RFID标签，或者类似的技术。控制器22将从RFID标签读取信号，确定哪个动物存在，并且如果动物将接收益生菌，选择性触发气泵分配益生菌组合物。如果期望向某些动物提供益生菌，这可以是尤其有用的，但是认为对于其他动物不必要，无需单独服用胶囊或者注射液。使用RFID标签还可以允许系统监测动物多久存在在水站或者饲养站，这可以用于与实际上摄取多少益生菌关联。其他控制机构可以供本发明使用，如本领域的普通技术人员将理解的。控制器22优选是电池操作的，使得不需要外部电源，使得便于将系统10添加至现有的动物进料或者饮用位置，但是还可以适合连接至电源插座或者其他外部电源。控制器22可以并入泵20并且不需要是系统10的单独组件。

参考图2，描述了递送系统110的优选实施方式。递送系统110依靠重力(而不是泵送系统)分配益生菌组合物。递送系统110优选包括容器112、管道系统115、阀门124、和控制器122。容器112优选是可折叠的袋子，与容器12相似。管道系统115优选包括设置靠近容器112的第一部分116和设置靠近将分配益生菌组合物的消费地的第二部分118。不是经过非接触气泵，如在系统10中，阀门124沿着管道系统115的长度设置(将部分116与118分开)。先前描述的容器12和管道系统15的特征也适用于容器112和管道系统115。阀门124优选是夹管阀，但是也可以使用其他类型的阀门。阀门124从打开到关闭位置的驱动由控制器122控制。用于控制器122的各种控制机构与用于控制器22的相同。随着容器112中的益生菌组合物被分散，水头压力将改变并且分配的益生菌的量将随着时间改变，除非控制器122被编程为随着容器112内的益生菌组合物的体积减少保持阀门更长的打开或者更大频率的打开。为简单起见，控制器122可以编程用于最低期望的水头压力。可以根据容器112悬挂的高度设定编程中的变量。最优选地，容器112的下端将悬挂管道系统部分118的末端处的分配水平以上至少6英寸。控制器122优选是电池操作的，使得不需要外部电源，使得便于将系统110添加至现有的动物进料或者饮用位置，但是还可以适应连接至电源插座或者其他外部电源。

如在图3中所示，示出了适用于供系统10、110、或者210(如下所述)使用的容器和管道系统的替代构造。容器212包括一体成形或者预连接的喷口228。喷口228在运送和存储期间优选利用可拆卸的盖子密封。喷口228优选具有与盖子内部的螺纹啮合的螺纹使得当容器212内部的益生菌组合物准备分配时容易去除。替代地，喷口228可以具有可拆卸的密封件或者覆盖物以密封容器212，无需使用盖子。管道系统215优选包括上端216，上端216包括设计成能与喷口228啮合以允许容器212与管道系统215之间通过喷口228流体连通的连接件232。优选地，连接件232包括与喷口228上的螺纹啮合的螺纹。在运送之前，优选对管道系统215进行杀菌，优选地，通过UV杀菌，而且密封管道系统215的两端以防止在运送和存储期间的污染。当管道系统215连接至容器212并且准备分配益生菌组合物时，将去除密封。根据是否期望泵给料应用或者重力给料应用，容器212和管道系统215可以供递送系统10、110、或者210的其他部分使用。先前描述的管道系统15的特征诸如鸭嘴阀门或者喷嘴还可以供管道系统215使用。容器212还优选包括形成封离式部分的上端214，一个或多个孔226通过该部分提供以促进从消费地点处的吊钩或者钉子悬挂容器212。替代地，容器212可以从夹子或者类似的机构悬挂并且上端214可以包括向外突出的脊以有助于将容器212固定至这种夹子。

如在图4至图7中所示，示出了根据本发明的递送系统210的另一优选实施方式。递送系统210与递送系统110的相似之处在于依靠重力(而不是泵送系统)分配益生菌组合物或者其他流体。递送系统210具有允许使用通过简单的电动机驱动的活塞式阀门调整剂量体积以基于电动机操作多久改变给料的量的附加的益处。递送系统210优选包括容器212、计量阀234、阀门支架结构240、电动机252、凸轮254、和电动机支架结构264。容器212与图3中示出的那个相似，但是可以使用用于将供系统210使用的容器连接至计量阀234和递送管道系统(与管道系统216相似)的其他容器和机构。容器212优选悬挂在高处位置，如关于系统110的容器112论述的。容器212包括与计量阀234流体连通可连接的喷口228。计量阀234优选是包括上部236、下部235、和活塞224的容量剂量活塞系统。上部236连接至喷口228以形成液密密封。上部236可以包括与喷口228上的螺纹啮合的螺纹以将两个部件连接在一起。通过活塞224调节流体从容器212的流动，活塞224由电动机252和凸轮254驱动，如下所述。活塞224的每个泵冲程引起来自容器212的大量流体被分配。下部235优选被配置为允许活塞224插入下部235的主体中并且当活塞224由凸轮254驱动分配一定量的流体时用于滑动活塞224进出下部235的动作。

阀门支架结构240优选包括阀门支架底部242、阀门滑面(滑阀，valveslider)246、和活塞座架248。底部242优选包括一个或多个狭槽244，阀门滑面246上的一个或多个相应的突出部247插入狭槽244以将阀门滑面246连接至可滑动的构造中的底部244。活塞座架248优选连接至阀门滑面246并且被配置为与活塞224的主体的一部分啮合，使得当阀门滑面246相对于底部242上下滑动时，活塞224相应地相对于下部235上下滑动。阀门滑面246的滑动动作由凸轮254驱动。凸轮254优选包括旋转主体256和轴258，轴258设置在旋转主体256与第一轴连接件262之间并且在一端处连接至旋转主体256与第一轴连接件262和在另一端处连接至第二轴连接件260。当旋转主体256旋转时，第一轴连接件262允许轴258枢转。第二轴连接件260使凸轮轴258通过阀门支架底部242中的细长孔径250连接至阀门滑面246。凸轮254通过驱动轴253连接至电动机252。电动机252和驱动轴253驱动旋转主体256旋转，该旋转被转换为阀门滑面246通过凸轮轴258和第二轴连接件260沿着孔径250的长度的线性运动。当阀门滑面246相对于支架底部242上下移动时，阀门座架248和因此活塞224也上下移动，这驱动阀门234的打开或者关闭以开始或停止益生菌组合物或者其他流体从容器212的流动。通过座架248中的开口249设置将益生菌组合物或者其他流体从容器212传送至递送点，诸如饮水槽的管道系统(与管道系统215相似，可以包括先前描述的管道系统15的全部特征)以允许当阀门234处于打开位置时通过阀门234流体连通。

电动机252优选是带有内部定时机构的简单的DC齿轮电动机，但是也可以使用其他类型的电动机。定时机构激活电动机252以移动活塞224打开阀门234预定量时间然后再次激活电动机252关闭阀门234。替代地，电动机可以连续运行一段时间，重复打开和关闭阀门234直至分配来自容器212的流体的期望剂量，然后切断直至下一预定循环时间。打开和关闭阀门234的循环将定期地重复，诸如每隔24小时一次、每隔8小时一次、或者给予益生菌或者来自容器212的其他流体的期望量需要的任何其他选择的循环间隔。最优选地，用户可以调节定时机构或者定时机构可以包括用户可以选择以获得期望的激活和给料进度的多循环计时选项。电动机252还可以单独连接至控制器，与控制器122相似，并且各种控制机构与用于控制器22或者122的相同。其他类型的阀门，诸如可编程定时器控制的电磁阀，也可以供根据本发明的系统使用以计量给定循环的流体的剂量，从而获得期望的给料速率。

电动机支架结构264支撑电动机252并且允许电动机252牢固地连接至流体将排出的区域中的任何合适的结构。一个或多个孔径266优选设置通过支架结构264以允许通过螺钉或者任何惯用的连接机构固定。最优选地，系统210设置在外壳270中并且支架结构264将固定至外壳270的内部底壁。外壳270在图6中部分示出。外壳270优选包括侧面、前面、后面、顶表面和底表面上的壁272，但是图6中未示出前壁、底壁和顶壁。优选地，前壁或者顶壁是可去除的或者能打开的门或者盖以允许进入外壳270的内部，从而允许根据需要更换容器212及系统210的其他部件。外壳270优选包括多个支撑标签274，多个支撑标签274从一个或多个壁272，优选地，从侧壁272向内延伸以有助于在外壳270内支撑并固定容器212。还优选提供喷口保持器276以允许插入喷口228并且有助于支撑外壳内的容器212。还可以在顶壁上或者靠近外壳270的后壁的顶端设置吊钩或者夹子以使用孔226或者夹在容器212的顶端214上将容器212悬挂在外壳270内。外壳270保护容器212以防非故意的刺破并且可以向电动机252(或者其他类型的控制器)提供一些来自使用地点的环境条件的保护。最优选地，供系统10和110使用的容器和控制器还优选地位于箱体或者外壳，诸如图6中示出的外壳270内以向这些组件提供额外保护。外壳270或者这种其他箱体将优选位于高处位置(尤其对于依赖重力给料的系统110和210)并且牢固地连接至壁或者类似的结构。系统10、110、或者210的其他部件还可以放置在外壳270或者这种其他柜子内。

容器12、112、和212设计成当经过重复的给料循环的过程，益生菌含量全部或者基本上全部消耗时能丢弃并且替换为新的容器12、112、或者212。优选地，管道系统15和115预连接至容器或者与容器一体成形并且在容器循环结束时同样地丢弃。管道系统215也优选丢弃并且新的管道系统215供每个新的容器212使用，但是若需要，管道系统215可以供新的容器重复使用。包含益生菌组合物、处理组合物或者其他无菌液体的物料容器的尺寸和体积可以根据使用环境定比例。通常，容器12、112、或者212将被定尺寸为保存1升至25升的益生菌组合物、处理组合物或者其他无菌液体。虽然给料量可以根据环境条件、使用的进料机构的类型、和包括的动物的类型和数量改变，但是添加至饮用水中根据本发明的益生菌组合物的一升供给将足以向普通的猪提供每天5.4×10⁹芽孢持续30天或者可以以每天每只鸡10⁶芽孢的速率供给2,000只鸡50天。这允许大部分应用使用一个人容易操作的较小尺寸的容器，但是可能需要更频繁的替换新容器以补充益生菌组合物的供给。也可以使用较大尺寸的容器并且容器12、112、或者212可以放置在箱体或者其他外壳(诸如图6中示出的外壳270)内以帮助支撑容器的尺寸和重量或者可以根据需要替换在较大的瓶子或者桶状体内。

系统10、110、和210可以用于向动物饲料、饮用水、垫料或者住处区分配益生菌和/或合生元组合物。当向垫料和住处区分配时，益生菌组合物芽孢可能与致病细菌抗争，并且应该降解有机物，因此减小气味。最优选地，系统10、110、和210用于向动物饮用水分配益生菌和/或合生元组合物。常见地，饮用水被分配在带有活水的水槽中。管道系统部分18或者118的末端或者类似的管道系统215的末端处的分配点可以位于水槽的顶部使得益生菌组合物可以向下游流动以到达多个动物饮用位置。其他组件可以添加至这些系统，提高控制益生菌的进料的能力。例如，可以使用使益生菌进料速率与水流速率成比例的流量计或者吸引益生菌组合物与水流速率成比例的文丘里管。当在独立的、非活水站使用时，水位传感器可以并入系统。与控制器结合，水传感器可以追踪动物的水摄入量以确定益生菌摄取的量。该信息可以用作用于畜牧业的优化程序的部分。这类系统对通常具有单独喂水器的家庭宠物也是有用的。本领域的这些普通技术人员将理解变型需要合并这种特征。

关于系统10，分配的或者进料的益生菌组合物的量或者速率将是泵送速度、泵送循环的持续时间、和使用的管道系统的尺寸的函数。关于系统110，分配的或者进料的益生菌的量或者速率将是阀门打开的持续时间、水头压力、和使用的管道系统的尺寸的函数。关于系统210，分配的或者进料的益生菌的量或者速率将是泵冲程的数量或者阀门打开的持续时间、水头压力、和使用的管道系统的尺寸的函数。益生菌组合物的粘度也可能影响组合物分配的量或者速率。益生菌组合物的理想的剂量将根据使用的益生菌和涉及的特定动物或者植物种属改变。例如，较大尺寸或者“肥育”猪通常被认为需要一些益生菌的最高剂量是有利的。重量在145至约224英磅之间的典型猪平均每天将饮用9升水。建议的DFM芽胞杆菌的剂量为约5×10⁹cfu/猪/天/9升水。益生菌组合物，诸如根据本发明的一种，可以提供约5.5×10⁵cfu/ml至约6.0×10⁵cfu/ml。给料一个月，一升益生菌组合物将提供约32mL/天并且提供约6.0×10⁵cfu/ml的芽孢数或者总共5.4×10⁹芽孢/天–每头猪需要的量。因此，对于该重量范围中的单头猪，一升供给将持续约一个月。较小的猪或者鸡或者其他类型的动物将通常需要更少剂量的益生菌，这使一升供给持续更长或者是较大数量的动物的足够剂量。各种因素可以改变这些数字，这些数字旨在是示例性的而不是限制性的。例如，当分配到带有活水的饮水槽中时，水流速率还可以影响到达从水槽饮用的每个动物的剂量。随着动物生长，将增加益生菌的所需剂量。本领域的那些普通技术人员将理解如何确定理想的剂量，和如何调节本发明的系统的参数以获得这些剂量，使得向消耗益生菌的动物或者植物递送有效量的益生菌组合物。

虽然本文主要关于动物供水和饲养站进行描述，但是本发明的系统还可以用来通过递送至种植器或者植物、水箱或者水塔周围的土壤向植物递送益生菌、或者向水生种属(诸如池塘或者鱼缸中的)递送益生菌。本发明的系统设计成能在消费地容易编程和再编程以基于存在的变量调节分配的益生菌量以获得期望的益生菌剂量。

一般，给料过量对涉及的动物或者植物不成问题，但是可能引起益生菌组合物的浪费，增加涉及的成本。另外，当使用本发明的益生菌组合物时，细菌一旦从系统分配应该能够存活几个小时，并且如果饮用水或者池塘或者鱼缸是分配益生菌的消费地，可能甚至在饮用水或者池塘或者鱼缸中发育。同时本发明的目的是提供提供一种系统和方法，其将有效最大化益生菌组合物至预期的动物或植物的递送，而不是组合物因为在细菌不再可行之前它们未被消耗而浪费，递送的计时和剂量不需要精确。

最优选地，系统10、110、和210用于向动物饮用水分配益生菌和/或合生元组合物连同酸化的饮用水。如上所述的，根据本发明的益生菌组合物可以包括可以用于酸化递送至动物的水的额外的酸化剂。因为益生菌容器的尺寸通常比较小，所以使用益生菌组合物的容器使饮用水酸化仅在涉及单个的、较小尺寸的水槽或者饮用站的小规模情形中是可实行的。当使用较大规模的供水系统时，优选具有与系统10、110、或者210结合使用的单独的酸化系统。各种酸化产品是商业可获得的，诸如VevoVital、AcidLAC、Selko-pH、Lupro-CODNA、和AmasilNA。通常，它们供给给料/注射系统，诸如从Dosatron商业可获得的一个使用。

虽然商业可获得的酸化剂(其可以包含单独的酸或者酸的共混物或者酸的盐)可以结合系统10、110、或者210使用，但是某些酸或者酸的盐优选基于它们的抗微生物活性用于使饮用水酸化。例如，乙酸抑制大肠杆菌和沙门氏菌的生长；丙酸和山梨酸是抗真菌的(酵母、霉菌)并且具有针对大肠杆菌(包括ETEC)、大肠菌、和沙门氏菌的抗菌活性；乳酸也具有针对大肠杆菌(包括ETEC)、大肠菌、和沙门氏菌的高抗菌活性，然而它可以通过许多酵母和霉菌代谢；富马酸具有针对大肠杆菌(包括ETEC)、大肠菌、和梭状芽孢杆菌的抗菌活性；柠檬酸和苯甲酸具有针对大肠杆菌(包括ETEC)和大肠菌的抗菌活性。这些酸的许多共同的盐类，诸如甲酸钙、丙酸钙、二甲酸钾、山梨酸钾、丁酸钠、苯甲酸钠、和甲酸钠同样具有抗微生物活性。最优选地，选择使饮用水酸化的酸具有低于pKa值的pH值，使得未解离形式将占支配地位。未解离形式是理想的，因为其能够穿透致病细菌的细胞壁，而不会负面影响益生菌组合物中的有利细菌。这些酸化剂的多种包括在供根据本发明的益生菌组合物使用的防腐剂或者酸化剂的优选列表中。如本领域中的普通技术人员理解的，将根据动物的数量、类型、年龄、和大小，季节和环境条件(因为动物在高温周期期间和白天或者模拟的白天时间期间通常将会消耗更多的水)使用酸化剂的不同给料速率。最优选地，在添加任何酸化剂之前对水系统中的水进行测试以确定其pH并且基于该基础测量调节添加的酸化剂的量。这避免添加过多(可能对动物和水系统设备有害)或者过少的酸化剂(消除对水系统和动物的任一个或者两者的益处)。优选的是向饮用水添加足够的酸或者酸的盐以获得在约4.5至6.5，最优选地，在约4.5至5.0之间的范围内的pH。

使用根据本发明的组合物的DFM的另外益处是多种芽胞杆菌种属将通过肠道存活并且在排泄物中作为任一芽孢或者营养形式保持存活。使排泄物中具有这些有益细菌有助于减小与动物粪便产品相关联的气味。虽然包含细菌的处理组合物可以直接应用于动物粪便，诸如粪堆、住处和垫料以减小气味，但是经常遇到的问题是它可能难以充分地并且均匀地将细菌处理物分配在具有产生气味的物质的表面上面，并且尤其通过一堆肥料分配细菌处理物。通过DFM应用使动物的排泄物中具有处理细菌有助于在整个排泄物和整个粪堆或者贮藏设备均匀地分配有益细菌。

当阅读该说明书时，本领域中的那些普通技术人员还将理解，可以在本发明的范围内对益生菌组合物和用于递送益生菌组合物的方法和系统作出变型和改变，并且预期本文中公开的本发明的范围仅由发明人合法授权的所附权利要求的最广泛的解释限制。

Claims (53)

1.一种用于处理动物、植物或者动物垫料的益生菌组合物，所述组合物包括：

一种或多种芽孢形式的芽胞杆菌种属；

一种或多种酸或者酸的盐；以及

增稠剂。

2.根据权利要求1所述的益生菌组合物，其中，细菌种属包括以下中的一种或多种：短小芽胞杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜淀粉芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、解淀粉芽胞杆菌、克劳氏芽孢杆菌、坚强芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、马铃薯芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌纳豆或者东洋芽孢杆菌。

3.根据权利要求2所述的益生菌组合物，其中，所述组合物具有小于或等于6.5的pH。

4.根据权利要求3所述的益生菌组合物，其中，所述酸或者酸的盐是乙酸、柠檬酸、富马酸、丙酸、丙酸钠、丙酸钙、甲酸、甲酸钠、苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸、山梨酸钾或者山梨酸钙中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的益生菌组合物，其中，所述增稠剂是黄原胶、金合欢胶、刺槐豆胶、瓜尔胶或者阿拉伯树胶中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的益生菌组合物，包括大约1.0×10⁸至3.0×10⁸cfu/ml组合物的细菌芽孢数、按重量计约0.1至5.0％的增稠剂和按重量计总共为0.05至0.5％的所述一种或多种酸或者酸的盐。

7.根据权利要求6所述的益生菌组合物，还包括水。

8.根据权利要求7所述的益生菌组合物，其中，在细菌芽孢被添加到所述组合物的其他成分形成含水组合物之前，所述细菌芽孢与盐混合以形成干粉末共混物，并且其中所述组合物包括按重量计大约0.05至0.3％的所述干粉末共混物。

9.根据权利要求8所述的益生菌组合物，其中，所述细菌芽孢悬浮并且均匀分布在所述含水组合物中。

10.根据权利要求6所述的益生菌组合物，还包括另外按重量计总共0.1至20％的一种或多种另外的酸或者酸的盐以使所述组合物酸化。

11.根据权利要求1所述的益生菌组合物，还包括表面活性剂。

12.根据权利要求11所述的益生菌组合物，其中，所述表面活性剂是聚山梨酯80。

13.根据权利要求6所述的益生菌组合物，还包括水活性减弱剂。

14.根据权利要求13所述的益生菌组合物，其中，所述水活性减弱剂是氯化钠、氯化钾或者70％的玉米糖浆溶液中的一种或多种。

15.根据权利要求14所述的益生菌组合物，包括按重量计总共大约0.1至20％的一种或多种水活性减弱剂。

16.根据权利要求3所述的益生菌组合物，其中，所述组合物具有约3.5至5.5之间的pH。

17.一种用于将处理组合物递送至用于植物或者动物的消费地或者至动物房或者垫料的系统，所述系统包括：

容器，具有初始体积的处理组合物；

管道，与所述容器流体连通以从所述容器将一定量的所述处理组合物递送至所述植物或者动物的消费地；

控制器，用于控制所述处理组合物通过所述管道的流动；

其中，所述容器被密封以防止所述容器内所述处理组合物的污染。

18.根据权利要求17所述的系统，还包括通过所述管道从所述容器泵送所述处理组合物的非接触泵。

19.根据权利要求17所述的系统，还包括开始和停止所述处理组合物通过所述管道的流动的阀门。

20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述处理组合物通过重力加料递送。

21.根据权利要求17所述的系统，其中，所述管道与所述容器一体成形或者在一端可连接至所述容器。

22.根据权利要求17所述的系统，还包括保护所述容器的外壳。

23.根据权利要求17所述的系统，其中，所述处理组合物包括：

一种或多种芽孢形式的芽胞杆菌细菌种属；

一种或多种酸或者酸的盐；以及

增稠剂。

24.根据权利要求23所述的系统，其中，所述细菌种属包括以下中的一种或多种：短小芽胞杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜淀粉芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、解淀粉芽胞杆菌、克劳氏芽孢杆菌、坚强芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、马铃薯芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌纳豆或者东洋芽孢杆菌。

25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述处理组合物具有小于或等于6.5的pH。

26.根据权利要求25所述的系统，其中，所述酸或者酸的盐是乙酸、柠檬酸、富马酸、丙酸、丙酸钠、丙酸钙、甲酸、甲酸钠、苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸、山梨酸钾或者山梨酸钙中的一种或多种。

27.根据权利要求26所述的系统，其中，所述增稠剂是黄原胶、金合欢胶、刺槐豆胶、瓜尔胶或者阿拉伯树胶中的一种或多种。

28.根据权利要求23所述的系统，其中，所述处理组合物包括大约1.0×10⁸至3.0×10⁸cfu/ml组合物的芽胞杆菌种属芽孢数、按重量计约0.1至5.0％的增稠剂和按重量计总共0.05至0.5％的所述一种或多种酸或者酸的盐以及水。

29.根据权利要求17所述的系统，其中，所述消费地是动物饮用水并且进一步包括：

第二容器，具有初始体积的一种或多种酸或者酸的盐；以及

给料机构，用于将一定量的所述酸或者酸的盐从所述第二容器递送至所述饮用水以使所述饮用水酸化。

30.根据权利要求29所述的系统，其中，所酸化的饮用水具有约4.5至6.5之间的pH。

31.根据权利要求29所述的系统，其中，所述第二容器中的酸或者酸的盐是乙酸、丙酸、山梨酸、乳酸、柠檬酸、苯甲酸、富马酸、甲酸钙、丙酸钙、二甲酸钾、山梨酸钾、丁酸钠、苯甲酸钠或者甲酸钠中的一种或多种。

32.根据权利要求29所述的系统，其中，所述处理组合物包括：

一种或多种芽孢形式的细菌种属；

一种或多种酸或者酸的盐；以及

增稠剂。

33.根据权利要求19所述的系统，其中，所述阀门是包括活塞致动器的计量阀，并且其中所述控制器是连接至计时器的电动机，所述计时器驱动所述活塞打开和关闭所述阀门预定量的时间，以实现处理组合物的期望剂量和在预定间隔打开和关闭所述阀门的循环。

34.一种用于增加动物胃肠道中有益的细菌种群的方法，所述方法包括：

提供饮用水；

向所述饮用水添加一定量的包括一种或多种细菌种属的益生菌组合物；

通过向所述饮用水添加一定量的一种或多种酸或者酸的盐使所述饮用水酸化；并且

其中，在动物将饮用所述饮用水的时间之前或者期间添加所述益生菌组合物和所述酸或者酸的盐。

35.根据权利要求34所述的方法，其中，连续或者定期添加所述益生菌组合物并且其中连续或者定期添加所述酸或者酸的盐。

36.根据权利要求34所述的方法，其中，所酸化的饮用水具有约4.5至6.5之间的pH。

37.根据权利要求36所述的方法，还包括在酸化步骤之前测量所述饮用水的pH以及基于pH测量改变添加的所述酸或者酸的盐的量。

38.根据权利要求34所述的方法，其中，所述酸或者酸的盐是乙酸、丙酸、山梨酸、乳酸、柠檬酸、苯甲酸、富马酸、甲酸钙、丙酸钙、二甲酸钾、山梨酸钾、丁酸钠、苯甲酸钠或者甲酸钠中的一种或多种。

39.根据权利要求34所述的方法，其中，所述益生菌组合物包括：

一种或多种细菌种属；

一种或多种酸或者酸的盐；以及

增稠剂。

40.根据权利要求39所述的方法，其中，所述细菌种属包括以下中的一种或多种：芽胞杆菌属、拟杆菌属、双歧杆菌属、片球菌属、肠球菌属、乳酸杆菌属、丙酸杆菌属、肠膜明串珠菌或者埃氏巨型球菌。

41.根据权利要求40所述的方法，其中，所述细菌种属包括以下中的一种或多种：短小芽胞杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜淀粉芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、解淀粉芽胞杆菌、克劳氏芽孢杆菌、坚强芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、马铃薯芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌纳豆或者东洋芽胞杆菌居瘤胃拟杆菌、居瘤胃拟杆菌、猪拟杆菌、青春双歧杆菌、动物双歧杆菌、两歧双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、长双歧杆菌、嗜热双歧杆菌、乳酸片球菌、啤酒片球菌、戊糖片球菌、乳脂肠球菌、双乙酰肠球菌、屎肠球菌、中间型肠球菌、乳酸肠球菌、嗜热链球菌、德氏乳杆菌、发酵乳杆菌、瑞士乳杆菌、乳酸乳杆菌、植物乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、短乳杆菌、布氏乳杆菌、保加利亚乳杆菌、干酪乳杆菌、香肠乳杆菌、纤维二糖乳杆菌、弯曲乳酸杆菌、丙酸杆菌或者费氏丙酸杆菌、薛氏丙酸杆菌。

42.根据权利要求39所述的方法，其中，所述细菌种属是一种或多种芽孢形式的芽胞杆菌属。

43.根据权利要求42所述的方法，其中，所述芽胞杆菌种属是以下中的一种或多种：短小芽胞杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜淀粉芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、解淀粉芽胞杆菌、克劳氏芽孢杆菌、坚强芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、马铃薯芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌纳豆或者东洋芽孢杆菌。

44.根据权利要求42所述的方法，其中，所述益生菌组合物具有小于或等于6.5的pH。

45.根据权利要求44所述的方法，其中，所述益生菌组合物中的所述酸或者酸的盐是乙酸、柠檬酸、富马酸、丙酸、丙酸钠、丙酸钙、甲酸、甲酸钠、苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸、山梨酸钾或者山梨酸钙中的一种或多种。

46.根据权利要求45所述的方法，其中，所述增稠剂是黄原胶、金合欢胶、刺槐豆胶、瓜尔胶或者阿拉伯树胶中的一种或多种。

47.根据权利要求46所述的方法，其中，所述益生菌组合物包括大约1.0×10⁸至3.0×10⁸cfu/ml组合物的细菌芽孢数、按重量计约0.1至5.0％的所述增稠剂和按重量计总共0.05至0.5％的所述一种或多种酸或者酸的盐。

48.根据权利要求47所述的方法，其中，所述益生菌组合物还包括按重量计总共大约0.1至20％的一种或多种水活性减弱剂。

49.根据权利要求48所述的方法，其中，所述水活性减弱剂是氯化钠、氯化钾或者70％的玉米糖浆溶液中的一种或多种。

50.根据权利要求34所述的方法，其中，使用计量递送系统将所述益生菌组合物添加至所述饮用水，所述系统包括：

容器，具有初始体积的益生菌组合物；

管道，与所述容器流体连通以将一定量的所述益生菌组合物从所述容器递送至所述饮用水；

控制器，用于控制所述益生菌组合物通过所述管道的流动；并且

其中，所述容器被密封以防止所述容器内所述益生菌组合物的污染。

51.根据权利要求50所述的方法，其中，所述控制器包括电动机，其中，阀门包括活塞，并且其中所述电动机包括内计时器，所述内计时器驱动所述活塞打开和关闭所述阀门预定量的时间，以实现所述益生菌组合物的期望剂量和在预定间隔打开和关闭所述阀门的循环。

52.一种用于控制与动物粪便产品相关的气味的方法，所述方法包括：

为动物提供饮用水；

通过向所述饮用水添加一定量的一种或多种酸或者酸的盐使所述饮用水酸化；以及

向所述饮用水添加一定量的包括一种或多种芽孢形式的细菌种属的益生菌组合物，使得至少一些所述细菌种属通过所述动物的胃肠道存活并且以芽孢或者营养形式存在于所述动物的排泄物中；并且

其中，在动物将饮用所述饮用水的时间之前或者期间添加所述益生菌组合物和所述酸或者酸的盐并且所述排泄物中的细菌减少引起气味的化合物。

53.根据权利要求52所述的方法，其中，所述细菌种属是一种或多种芽胞杆菌种属。