CN107788332B - 益生高效毒素吸附剂及其生产方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种含有益生菌的毒素吸附剂及其生产方法和应用。该毒素吸附剂包括大于10到20重量份的黏土、10-20重量份的枯草芽孢杆菌和60-80重量份的酵母甘露寡糖。将该毒素吸附剂应用于日粮或饲料中,使霉菌毒素特别是呕吐毒素和玉米赤霉烯酮失活。

Description

益生高效毒素吸附剂及其生产方法和应用
技术领域
本发明涉及饲料领域,更具体地,涉及一种含有益生菌的毒素吸附剂及其生产方法。本发明还涉及将该毒素吸附剂应用于日粮或饲料中,使霉菌毒素特别是呕吐毒素和玉米赤霉烯酮失活。
背景技术
每年用作动物饲料的粮食原料都有很大一部分被霉菌产生的毒素污染。饲料的营养值降低和动物中毒事件都是由于粮食或其他饲料原料在储存时滋生了霉菌,如黑曲霉,黄曲霉毒素和青霉。霉菌毒素会影响饲料的营养价值,动物的生产性能以及动物健康状况。
霉菌毒素的物理作用很多,从减少饲料摄入量,降低饲料转化率到总体减低动物生长能力。霉菌毒素也会危害人体健康,因为随着动物摄食许多毒素进入了奶或肉中。
霉菌毒素引发的急性症状相对容易确认。但慢性症状如生产力略微降低和/或免疫抑制可能带来较大的经济损失。处理这些毒素的传统方法是在饲料储存过程中使用霉菌抑制剂来抑制霉菌的生长。但是,特别在家畜产业中,经济条件迫使人们必须找到合理的处理方法来使用这些被霉菌污染的饲料。
目前去除饲料中霉菌毒素的方法有很多,常规方法包括:用未污染的饲料对已被污染的饲料进行稀释;物理分离以除去被严重污染的饲料;氨化或加热使饲料脱毒。使用常规方法去除霉菌毒素存在劳动强度大,不经济,而且对某些霉菌无效的缺点。
一种更可行的方法是在饲料中加入能吸附毒素的物质,从而防止毒素被吸收进入动物血管。许多化学物质已经被证明能成功投入商业使用。其中,使用矿性粘土作为黏附剂最常见。
美国专利No.5149549使用高岭石,一种特殊的斑脱土,与饲料混合作为毒素吸附剂。中国专利CN02111097.2公开了一种吸附饲料中霉菌毒素的纳米饲料添加剂的制备方法。它的步骤如下:1)按重量比为纳米蒙脱石,氯化钠按一定的比例,加水搅拌均匀,制成矿浆,然后在矿浆中加入葡甘露聚糖,制成毒素吸附剂产品。
然而,使用黏土作为毒素吸附剂也有一定的限制。首先,为达到明显的吸附毒素的效果,使用的黏附剂必须达到相当高的浓度。其次,大多数黏附剂的作用范围也有限制,仅对黄曲霉毒素有显著的吸附效果。
近年来,有人提出以葡甘露糖作为毒素的吸附剂。虽然葡甘露糖对毒素具有一定的生物吸附作用,但是大多数葡甘露糖是从魔芋等植物中提取,其溶解性不佳,与霉菌毒素的接触面积较小,对广谱霉菌毒素的吸附效果尚不太理想。
因此,需要一种能作用于多种毒素、以较低含量与饲料混合且具有良好吸附效果的新型毒素吸附剂。
发明内容
本发明所解决的技术问题是:提供一种新型益生高效毒素吸附剂,使动物饲料中的霉菌毒素特别是呕吐毒素和玉米赤霉烯酮失活。
本发明所解决的另一技术问题是:提供一种益生高效毒素吸附剂的制备方法,使吸附剂能结合动物饲料中的霉菌毒素并使之失活。
单纯的针对一种毒素的吸附剂产品,作用范围较窄。而本发明产品是三种不同作用方向产品的复配结合,具有正向协同作用,吸附毒素的范围更广。本发明将酵母细胞壁提取物和矿性黏土结合起来,以吸附动物饲料中的霉菌毒素,另外的枯草芽孢杆菌活菌降解使之失活,从而降低饲料中霉菌毒素含量。本发明毒素吸附剂产品可在低于其它常用黏附剂使用浓度的浓度与动物饲料混合。
具体来说,本发明提出了如下技术方案。
第一方面,本发明提供了一种含益生菌的毒素吸附剂,包括大于10到20重量份的黏土、10-20重量份的枯草芽孢杆菌和60-80重量份的酵母甘露寡糖。
优选的,其中,所述毒素吸附剂包括12-18重量份的黏土、12-18重量份的枯草芽孢杆菌和64-76重量份的酵母甘露寡糖。
优选的,其中,所述毒素吸附剂包括14-19重量的黏土、14-19重量份的枯草芽孢杆菌和62-72重量份的酵母甘露寡糖。
优选的,其中,所述酵母甘露寡糖制备自酿酒酵母菌株。优选酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)FX-2CCTCC NO:M2016418。
酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)FX-2CCTCC NO:M2016418,于2016年8月1日保藏在中国典型培养物保藏中心(武汉大学)。
优选的,其中所述黏土是凹凸棒石、沸石或斑脱土。
第二方面,本发明提供了一种上述毒素吸附剂的制备方法,包括以下步骤:将酵母甘露寡糖、黏土和枯草芽孢杆菌混合均匀,得到含益生菌的毒素吸附剂。
优选的,其中,所述酵母甘露寡糖的制备方法包括以下步骤:
步骤一,提供酵母细胞壁;
步骤二,由所述酵母细胞壁制备甘露寡糖,其制备步骤包括:
i)将所述酵母细胞壁在80-98℃下蒸煮1至2小时,
ii)使用选自碱性蛋白酶,甘露糖酶和淀粉酶的生物酶进行酶解,
iii)离心分离得到酶解物料,
iv)浓缩所得的清液,得到浓缩物,以及
v)干燥所述浓缩物,得到甘露寡糖干粉。
优选的,其中,所述酶解是在40℃至60℃下进行15至16小时。
优选的,其中,所述酵母细胞壁获自酿酒酵母的菌株,以可发酵的甘蔗糖蜜为培养基经过放大培养,然后将得到的酵母细胞溶解得到。
优选的,其中,所述酵母细胞壁获自酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)FX-2CCTCC NO:M2016418。
第三方面,本发明提供了一种动物饲料,其含有上述任一种所述的含益生菌的毒素吸附剂。
第四方面,本发明提供一种日粮或动物饲料的储存方法,在所述日粮或动物饲料中加入上述任一种所述的含益生菌的毒素吸附剂。
本发明制得的益生高效毒素吸附剂产品可以饲喂于任何动物,包括,畜禽,水产,反刍动物等。当和饲料混合或作为添加剂饲喂时,该物质以较强的毒素吸附能力,降低进入动物体内的毒素量(特别是呕吐毒素和玉米赤霉烯酮),从而提高动物生产力和健康状况,减少毒素引起的疾病。本发明制得的益生高效毒素吸附剂产品也可用于日粮的储存。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的内容,下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明,但具体的实施方式并不是对本发明所做的限制。
定义
“结合物”是指用酵母细胞壁提取物-甘露寡糖、黏土及枯草芽孢杆菌活菌复合后得到的产品,其是根据本发明目的所提供的毒素吸附剂,所以有时被称为毒素吸附剂。
酵母细胞壁提取物、矿性黏土及枯草芽孢杆菌活菌混合后,具有非常好的吸收降解饲料中毒素的功能,特别是吸收降解饲料中呕吐毒素和玉米赤霉烯酮的功能。因此本发明提供一种酵母甘露寡糖、矿性黏土和枯草芽孢杆菌活菌的结合物,以及制备该结合物的方法。
用于本发明结合物的黏土可以是任何一种可以商购的能够加入到饲料中的产品,包括但不局限于沸石,斑脱土,铝硅酸盐。可以使用市售的粒径在10-100微米范围的铝硅酸盐。
本发明使用的酵母细胞壁提取物可以制备自任何酵母细胞,包括啤酒酵母,面包酵母和酿酒酵母。
在本发明的一个实施方式中,酵母甘露寡糖制备自申请人自主培育的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)FX-2,该菌株于2016年8月1日保藏在中国典型培养物保藏中心(CCTCC)(武汉大学),保藏号为M2016418。该酵母甘露寡糖为灰色,无味粉状产品,溶于水。本文将在后面详细说明其制备。
本发明使用的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),是芽孢杆菌属的一种。本发明所用枯草芽孢杆菌是常规市售枯草芽孢杆菌。
根据本发明的结合物优选包括大于10-20重量份的黏土、10-20重量份的枯草芽孢杆菌活菌和60-80重量份的酵母甘露寡糖;较优选12-18重量份的黏土、12-18重量份的枯草芽孢杆菌活菌和64-76重量份的酵母甘露寡糖;更优选14-19重量份的黏土、14-19重量份的枯草芽孢杆菌活菌和62-72重量份的酵母甘露寡糖。
所述黏土是硅铝酸盐或硅镁酸盐,例如凹凸棒石、沸石或斑脱土。优选的黏土是凹凸棒石,分子结构:Mg5(H2O)4[Si4O10]2(OH)2;氧化镁含量需>5%,凹凸棒石含量≥75wt%。
为得到本发明的所述结合物,可以先将自制的酵母甘露寡糖、枯草芽孢杆菌活菌与黏土以常规方法混合,使得该结合物中各成分保持均匀性。
由上述方法得到的结合物以干燥、自由流动的粉末为宜,便于直接加入饲料中或作为添加剂混入日粮中。
下面详细说明酵母细胞壁提取物-酵母甘露寡糖的制备。
提供酵母细胞壁
本发明中所用的酵母细胞壁提取物,可以制备自市售的普通酵母细胞,也可以使用申请人公司自主培育的酵母菌株FX-2。以处理过的可发酵甘蔗糖蜜为液态培养基,经过若干次放大培养使活性酵母富集,然后经过离心洗涤,冲洗酵母,形成一个酵母乳。申请人培育的该菌株已于2016年8月1日保藏在中国典型培养物保藏中心(CCTCC)(武汉大学),保藏号为M2016418,分类命名为Saccharomyces cerevisiae。用于放大培养的培养基为:12巴林培养液,该培养通常30℃下进行,pH 4.2-5.4。通风情况:开始时不通风,当发酵罐开始自然升温时,微量通风,或采用间接通风。培养时间:12-36h,培养时间长短取决于接种量大小。级间接种量:1wt%-5wt%,其中以2wt%-4wt%最为常见,也即级间扩大倍数以25%-50%倍最为常见。培养后的离心和冲洗皆采用常规的方法。
酵母细胞壁提取物的制备
然后将酵母细胞溶解。溶解可以是自溶或水解,期刊文献中提到的任何一种方法都可以用来溶解酵母细胞。在本发明中,酵母细胞的自溶在约50℃的温度下进行。溶解后,将得到的细胞壁离心洗涤数次,以除去胞内物和浓缩细胞壁。
将得到酵母细胞壁在蒸煮锅中,温度80-98℃下蒸煮1-2小时,然后降温至40-60℃、调节PH值为7-8,再加入适宜比例的生物酶,过程中使用的酶选自碱性蛋白酶、甘露糖酶和淀粉酶或者它们混合物,优选碱性蛋白酶。在一个具体实施例中,使用1-4wt‰的碱性蛋白酶和1-4wt‰的甘露糖酶,在40-60℃下酶解15-16小时。然后经过离心分离,浓缩清液,喷雾干燥所得的清液,得到吸湿性的水溶性粉末甘露寡糖。不同工艺调整可使甘露寡糖含量达到40wt%-50wt%以上。
枯草芽孢杆菌
枯草芽孢杆菌菌种购买自湖北绿天地生物科技有限公司,枯草芽孢杆菌菌种号Bs-6,保藏号ATCC 6051。
枯草芽孢杆菌的扩大培养为常规方法,经过斜面培养、一级种子培养、发酵培养、离心浓缩、喷雾干燥后得到。
结合物的提供
将上述得到的甘露寡糖、枯草芽孢杆菌活菌与适用的黏土按照前面所述的比例混合。该混合可以采用常规的方法进行。例如:机械搅拌混合。
本发明得到的益生高效毒素吸附剂产品可以加入到任何配合饲料或宠物饲料中。也可以作为添加剂与饲料或粮食混合。直接混成饲料时,加入量可以为:0.25-4kg该物质/每吨饲料。较优化的量为:0.5-3kg/吨饲料。最优量为:1-2kg/吨饲料。本发明制得的化合物可以饲喂于任何畜禽,水产,反刍动物,应用范围较广。
实施例
实施例1甘露寡糖制备
将300g酿酒酵母(大连兴和酵母有限公司,中国)在约50℃的温度下自溶,将得到的细胞壁在离心机中以6000转/分钟的速度离心,以除去胞内物和浓缩细胞壁。将得到酵母细胞壁在蒸煮锅中,温度80-98℃下蒸煮1.5小时,然后降温至40-60℃、调节pH值为7-8。基于酿酒酵母质量,再加入1-4‰重量的碱性蛋白酶和1-4‰重量的甘露糖酶在43℃下酶解15-16小时。然后经过离心分离,浓缩清液,喷雾干燥所得的清液,得到吸湿性的水溶性粉末甘露寡糖。经高效液相色谱仪(CM5310 12A10-036,日本日立)测定,喷雾干燥得到甘露寡糖含量达到40wt%-50wt%的干燥粉末1#。
实施例2甘露寡糖制备
将300g酿酒酵母(以申请人公司培育的酿酒菌株M2016418经放大培养得到)在约50℃的温度下自溶,将得到的细胞壁在离心机中以6000转/分钟的速度离心,以除去胞内物和浓缩细胞壁。将得到酵母细胞壁在蒸煮锅中,温度80-98℃下蒸煮2小时,然后降温至40-60℃、调节pH值为7-8。基于酿酒酵母质量,再加入1-4‰重量的碱性蛋白酶和1-4‰重量的甘露糖酶在60℃下酶解15-16小时。然后经过离心分离,浓缩清液,喷雾干燥所得的清液,得到吸湿性的水溶性粉末甘露寡糖。喷雾干燥得到甘露寡糖含量达到48wt%的干燥粉末2#。
实施例3枯草芽孢杆菌制备
斜面种子的制备:
斜面培养基(g/L):牛肉膏5;蛋白胨10;氯化钠5;纯水1000ml;pH7.2~7.5。121℃灭菌30min,备用。
斜面种子培养条件:培养温度32~33℃,96-120小时。
一级种子的培养:
一级种子培养基(千克/吨):玉米淀粉12面粉6酵母膏5豆粕粉10碳酸钙4pH7.2-7.5用氢氧化钠调pH,121℃灭菌30min。
一级种子培养条件:接种量每吨一级种子培养基接2个茄子瓶斜面种子。培养温度32-33℃,溶氧大于40%,培养时间10-14小时。
发酵培养:
发酵培养基(千克/吨):玉米淀粉21;面粉7;酵母膏6;豆粕粉15碳酸钙3;七水硫酸镁0.2;pH7.2-7.5;用氢氧化钠调pH,121℃灭菌30min。
发酵培养条件:接种量2%-5%,培养温度32-33℃,溶氧大于40%,培养时间44-56小时。
发酵液的浓缩:
碟片式离心机离心浓缩,去上清,收集浓缩液。流量1.5吨/小时。浓缩液的喷雾干燥:
离心喷雾干燥:进风温度175℃,出风温度70℃,干粉水分含量小于7%。收集枯草芽孢杆菌菌粉。
实施例4结合物的制备
将上述实施例1得到的甘露寡糖干燥粉末或实施例2得到的甘露寡糖干燥粉末,与实施例3得到的枯草芽孢杆菌活菌,黏土混合,得到益生高效毒素吸附剂。表1所示是各成分的配比。以下实施例中,所用凹凸棒石氧化镁含量需>5%,有效成分(凹凸棒石)含量大于等于75%。所用沸石含Al2O316.54wt%,MgO 4.65wt%;SiO2 50.95wt%。所用斑脱土含蒙脱石85-90wt%。
表1
Figure BDA0001106849340000081
对比例
将实施例2得到的甘露寡糖干燥粉末,与实施例3得到的枯草芽孢杆菌活菌,黏土混合,得到益生高效毒素吸附剂。表2所示是各成分的配比。
表2
甘露寡糖 枯草芽孢杆菌活菌 凹凸棒石
结合物A 2# 80g 10.5g
结合物B 2# 80g 15g 5g
结合物C 2# 90g 5g 5g
结合物D 2# 55g 20g 20g
结合物E 2# 50g 25g 25g
体外吸附试验
将1mg上述产品结合物a-h,结合物A-E分别加入到含有多种霉菌毒素的受污染肉鸡饲料(经粉碎)2g中、搅拌1小时。分别采用液相色谱法(高效液相色谱仪,Agilent 1200DE6425531)检测饲料中黄曲霉毒素、玉米赤霉烯酮毒素、呕吐毒素、T-2毒素。以等量的钙铝酸盐作对照,测得的结果列于3中。
表3益生高效毒素吸附剂对原料中霉菌毒素效果
吸附剂产品 黄曲霉毒素/% 呕吐毒素/% T-2毒素/% 玉米赤霉烯酮/%
结合物a 81.2 7.6 23.2 79.4
结合物b 86.1 12.2 25.3 80.2
结合物c 91.5 17.1 23.1 71.3
结合物d 88.4 16.0 24.4 79.7
结合物e 93.3 18.2 25.3 67.7
结合物f 95.2 17.9 26.3 68.2
结合物g 75.3 10.2 15.6 67.9
结合物h 68.4 16.7 17.4 68.1
结合物A 80.2 8.5 21.3 72.3
结合物B 73.4 9.3 18.2 69.8
结合物C 76.5 10.4 15.7 68.3
结合物D 82.1 11.9 14.8 56.7
结合物E 75.1 12.4 15.3 53.6
钙铝酸盐 77 5.3 19.4 10.8
实验结果显示:本发明中的结合物与对照品相比对玉米赤霉烯酮和呕吐毒素具有较强的效果,其吸附率(尤其是对玉米赤霉烯酮)与产品中的枯草芽孢杆菌含量和黏土含量基本呈正相关。尤其值得注意的是,利用本申请人自行筛选的菌株作为原料而制得的产品,与使用市售的酿酒酵母制得的产品相比,表现出较高的吸附活性。
甘露寡糖大量羟基通过氢键和范德华力叠合作用,与多种毒素形成多糖-毒素复合物,阻止毒素被肠道吸收;其空间结构可特异性结合玉米赤霉烯酮,并以范德华力形成紧密的结合体。增加枯草芽孢活菌的吸附剂,对呕吐毒素有生物降解作用,并能改善机体肠道微生物环境。
本发明酵母甘露寡糖、枯草芽孢杆菌活菌和矿性黏土结合物,能有效除去被污染饲料中的毒素。

Claims (8)

1.一种含益生菌的毒素吸附剂,其特征在于,包括17-19重量的凹凸棒石、17-19重量份的枯草芽孢杆菌和62-66重量份的酵母甘露寡糖;
其中,所述凹凸棒石分子结构为Mg5(H2O)4[Si4O10]2(OH)2,氧化镁含量>5%,凹凸棒石含量≥75wt%;
所述酵母甘露寡糖制备自酿酒酵母菌株;其中所述酿酒酵母菌株为酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)FX-2 CCTCC NO: M2016418。
2.权利要求1所述含益生菌的毒素吸附剂的制备方法,包括以下步骤:将酵母甘露寡糖、凹凸棒石和枯草芽孢杆菌混合均匀,得到含益生菌的毒素吸附剂。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述酵母甘露寡糖的制备方法包括以下步骤:
步骤一,提供酵母细胞壁;
步骤二,由所述酵母细胞壁制备甘露寡糖,其制备步骤包括:
i)将所述酵母细胞壁在80-98℃下蒸煮1至2小时,
ii)使用选自碱性蛋白酶,甘露糖酶和淀粉酶的生物酶进行酶解,
iii)离心分离得到酶解物料,
iv)浓缩所得的清液,得到浓缩物,以及
v)干燥所述浓缩物,得到甘露寡糖干粉。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述酶解是在40℃至60℃下进行15至16小时。
5.根据权利要求3或4所述的方法,其特征在于,所述酵母细胞壁获自酿酒酵母的菌株,以可发酵的甘蔗糖蜜为培养基经过放大培养,然后将得到的酵母细胞溶解得到;其中所述酿酒酵母菌株为酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)FX-2 CCTCC NO: M2016418。
6.一种动物饲料,其含有根据权利要求1所述的含益生菌的毒素吸附剂。
7.一种日粮的储存方法,其特征在于,在所述日粮中加入权利要求1所述的含益生菌的毒素吸附剂。
8.一种动物饲料的储存方法,其特征在于,在所述动物饲料中加入权利要求1所述的含益生菌的毒素吸附剂。
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