CN109788782A - 叶酸瘤胃绕过方法和组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用叶酸对反刍动物进行膳食补充的方法和组合物，其采用确保叶酸不会被瘤胃细菌消耗，而是会通往肠和所述动物的血清，以增强产奶的方式。在水中将叶酸与锌、铜、铁或锰的水溶性金属盐或其混合物混合。

Description

叶酸瘤胃绕过方法和组合物
技术领域
本发明涉及一种方法和组合物，该方法和组合物确保叶酸会绕过瘤胃以使其不被瘤胃细菌消耗，并且因此使其可以被反刍动物利用以支持产奶和健康。
背景技术
众所周知，对于反刍动物而言，适当的营养对于高效且最大化的产奶是必不可少的。如果不能满足包括维生素(如叶酸)在内的适当营养素的最低要求，动物就不会以最佳产量产奶，并且其健康状况通常会下降。
据报道，引入反刍动物膳食中的多达97％的叶酸被瘤胃中的细菌控制或消耗，参见J.Dairy Sci.88:2043-2054。事实上，这个问题是先前已知的，真正的难题是以能够有效绕过瘤胃进入小肠并最终增加血清中叶酸含量的方式将叶酸给药，这进而是增加产奶的指标，参见Dietary Supplements of folic acid During Lactation:Effect on thePerformance of Dairy Cows,1998J.Dairy Sci.81:1412-1419。
在过去已认识到这个问题，饲料开发者已经使用脂肪、碳水化合物和粘合剂来包封叶酸。该技术涉及简单的材料包覆，其希望经包覆的材料是瘤胃稳定的。但事实证明，这在应用上比在理论上更难。对于瘤胃稳定性而言，依赖于任何种类的包衣的任何产品的主要问题在于包衣在处理和咀嚼期间会磨损，导致包衣的去除。此外，如果包衣太有效，则它也不能在肠中被有效吸收，然后失去对动物的益处。
从以上描述中可以看出，对于开发叶酸强化营养补充剂而言存在真实且持续的需求，所述叶酸强化营养补充剂在瘤胃中保持稳定(不会被细菌消耗)，但是在肠中会被吸收进入血清以增强血清叶酸水平，从而增强产奶和动物健康。本发明的主要目的是安全、有效、高效和低成本地满足这种需要。通过下面对本发明的详细描述，实现该主要目的以及其他目的的方法和手段会变得显而易见。
发明概述
本发明提供一种用叶酸对反刍动物进行膳食补充的方法和组合物，其采用确保叶酸不会被瘤胃细菌消耗，而是会通往肠和所述动物的血清，以增强产奶和动物健康的方式。将叶酸与锌、铜、铁或锰的水溶性金属盐混合。
附图说明
图1是处理对绵羊的血清叶酸浓度平均值的影响(处理前后)。
图2是处理对绵羊的血清叶酸浓度中位数的影响(比较未处理、单独用叶酸处理和用叶酸锌(zinc folate)处理)。
图3是绵羊的血清叶酸浓度中位数的变化的条形图(处理前后)。
图4是绵羊的血清叶酸中位数的变化％的条形图。
图5是使用实施例3和16的制剂的牛的叶酸的变化平均值。
图6是使用实施例5和7的产品的绵羊的变化平均值图。
图7显示了锌-叶酸混合物，其使用硅胶直至自由流动，然后与研磨玉米芯混合。
图8显示了直接喷洒在研磨玉米上的锌-叶酸和锰-叶酸的液体混合物。
优选实施方案详述
本发明用于反刍动物。反刍动物摄取的饲料首先传递到瘤胃中，在那里通过细菌发酵而部分分解。在发酵过程中，瘤胃微生物利用来自已经降解形成微生物蛋白的氮化合物的氮。瘤胃微生物的氮源包括在瘤胃中降解的蛋白质、瘤胃可降解肽、游离氨基酸(例如结晶氨基酸)和维生素(包括叶酸)。微生物蛋白和未降解的饲料蛋白通往皱胃和小肠，在其中盐酸和哺乳动物酶将微生物蛋白和未降解的饲料蛋白降解为游离氨基酸和短肽。氨基酸和短肽在肠中被吸收，反刍动物利用氨基酸来合成蛋白质以维持生命、生长、繁殖和产奶。然而，如果像维生素B9叶酸这样的维生素已被“使用”或被瘤胃微生物代谢，则它对宿主动物的价值就丧失了。
这对于用于产奶的反刍动物尤其重要，因为研究已经确定叶酸对增加产奶至关重要。
如前所述，有一些关于叶酸包封形式的专利和文献，但就申请人所知，都与在本文中提出的不依赖于包封的化学作用不同。
以下结构是叶酸:
叶酸
本申请人发现，如果将叶酸在水中与锌、铜、铁或锰金属的水溶性金属盐(所述盐是硫酸盐、盐酸盐、乙酸盐、磷酸盐或硝酸盐)混合乙酸盐，则发生抑制叶酸被瘤胃中的微生物消耗的情况。此外，令申请人惊讶的是，其他可溶性金属盐(除了具体提到的四种金属外)不能达到相同的结果。例如，钙盐和镁不提供相同的结果，如下面所述的一些比较例所证明的。为了使本发明起作用，叶酸和水溶性金属盐的最初混合必须在水中。在混合发生后，如果希望或将溶液直接添加到饲料中，则可以将溶液与任何合适的无毒载体混合。
在制备用于将这些组合物添加到动物膳食中的营养补充剂时，优选将本发明的混合物添加到载体或填充材料中以便于加工、易于处理和销售。然而，它们也可以喷雾干燥的粉末形式出售而不使用任何载体。是否使用载体是加工制造商和饲料供应商的偏好。如果使用载体，则合适的载体的实例包括酒糟发酵可溶物(distillers fermentationsolubles)、饲料谷物、玉米芯粉、乳清和其他纤维素载体材料，所有这些载体都是众所周知的可用于负载微量矿物质制剂。
当然，添加到饲料日粮中的补充剂的量取决于是否使用纯喷雾干燥粉末，或者它是否与载体(例如玉米芯粉)一起使用。基本上，将补充剂简单地与市售的饲料日粮混合。
通常，应以一定水平补充所述混合物，以提供约20mg/头/天至约160mg/头/天的叶酸当量，优选约40mg/头/天至80mg/头/天。
基于摩尔比，叶酸与水溶性金属盐的比例应为约1:1至1:25。虽然所述混合物必须在溶液中混合，但它们可以原样使用、干燥、然后在无毒载体上干燥，或者所述载体可以用作吸收载体以吸收所述液体混合物。
一旦所述混合物是自由流动的，则其可以与其他常见的饲料成分组合。
如前所述，虽然这适用于任何反刍动物，但用于驯化产奶的主要动物是奶牛、山羊和绵羊。
提供以下实施例以进一步说明但不限制本发明，并且令人惊讶地证明，所使用的水溶性金属盐是锌、铁、锰或铜的金属盐似乎是关键的。只要所述金属盐是水溶性的，则阴离子并不重要，但之前提到的那些是最常见的。
实施例1
叶酸锌混合物
将氢氧化钠(54.42g，1.36mol)加入到3000mL的dI H2O中。向该碱性溶液中加入叶酸(300.1g，0.681mol)，其变为亮橙色。悬浮液在连续搅拌20分钟的过程中变成溶液。将氯化锌(91.81g，0.680mol)加入亮橙色溶液中。将该混合物在60℃下在真空烘箱中干燥，以产生红橙色非吸湿性固体(415g，理论值98.3％)。
实施例2
二氧化硅负载的叶酸锌混合物
将氢氧化钠(3.63g，0.091mol)加入到100.1mL dI H2O中。向该碱性溶液中加入叶酸(20.0g，0.045mol)，其变为亮橙色。悬浮液在连续搅拌20分钟的过程中变成溶液。将氯化锌(6.08g，0.045mol)加入亮橙色溶液中。然后将硅胶(134.19g)加入该水性混合物中，直到混合物变成自由流动的固体。总重量：220.5g自由流动的固体。
实施例3
叶酸铜(copper folate)混合物
将氢氧化钠(3.65g，0.090mol)加入到200mL dI H2O中。向该碱性溶液中加入叶酸(20.00g，0.045mol)，其变为亮橙色。悬浮液随着连续搅拌20分钟变成溶液。将氯化铜二水合物(7.75g，0.045mol)加入亮橙色溶液中。将该混合物在60℃下在真空烘箱中干燥直至干燥成绿黄色非吸湿性固体(25.5g，理论值91.4％)。
实施例4
二氧化硅负载的叶酸铜混合物
将氢氧化钠(3.60g，0.090mol)加入到300mL dI H2O中。向该碱性溶液中加入叶酸(20.10g,0.045mol)，其变为亮橙色。悬浮液随着连续搅拌20分钟变成溶液。将氯化铜二水合物(7.74g，0.045mol)加入亮橙色溶液中。然后将硅胶(271.56g)加入水性混合物中，直到混合物变成自由流动的固体。总重量：603g自由流动的固体。
实施例5
叶酸锰(manganese folate)混合物
将氢氧化钠(7.32g，0.182mol)加入到400mL dI H2O中。向该碱性溶液中加入叶酸(39.93g，0.091mol)，其变为亮橙色。悬浮液随着磁力搅拌棒搅拌20分钟变成溶液。向该溶液中一次性加入无水氯化锰(11.48g，0.091mol)，将其在60℃下在真空烘箱中干燥直至干燥，以产生深橙色/红色非吸湿性固体(52.3g，理论值94.1％)。
实施例6
二氧化硅负载的叶酸锰混合物
将氢氧化钠(3.65g，0.090mol)加入到200mL dI H2O中。向该碱性溶液中加入叶酸(20.01g，0.045mol)，其变为亮橙色。悬浮液随着连续搅拌20分钟变成溶液。一次性加入氯化锰(5.74g，0.045mol)。然后将硅胶(307.6g)加入水性混合物中，直至溶液变成自由流动的固体。总重量：537g自由流动的固体。
实施例7
铁叶酸盐(iron folate)混合物
将氢氧化钠(3.66g，0.090mol)加入到200mL的dI H2O中。向该碱性溶液中加入叶酸(19.95g，0.045mol)，其变为亮橙色。悬浮液随着磁力搅拌棒连续搅拌20分钟变成溶液。将氯化亚铁四水合物(9.05g，0.045mol)加入到亮橙色溶液中，将其在60℃下在真空烘箱中干燥直至干燥，以产生绿褐色非吸湿性固体(26.1g，理论值95.9％)。
实施例8
二氧化硅负载的铁叶酸盐混合物
将氢氧化钠(3.63g，0.090mol)加入到200mL的dI H2O中。向该碱性溶液中加入叶酸(20.05g，0.045mol)，其变为亮橙色。悬浮液随着连续搅拌20分钟变成溶液。将氯化亚铁四水合物(9.00g，0.045mol)加入亮橙色溶液中。然后将硅胶(225.3g)加入水性混合物中，直至混合物变成自由流动的固体。总重量：458g自由流动的固体。
实施例9
叶酸镁(magnesium folate)混合物
将氢氧化钠(5.44g，0.132mol)加入到200mL的dI H2O中。向该碱性溶液中加入叶酸(30.01g，0.068mol)，其变为亮橙色。悬浮液随着磁力搅拌棒搅拌20分钟变成溶液。向该溶液中加入氯化镁六水合物(13.80g，0.068mol)，将其在60℃下在真空烘箱中干燥直至干燥，以产生浅橙色非吸湿性固体(37.3g，理论值94.6％)。
实施例10
二氧化硅负载的叶酸镁混合物
将氢氧化钠(3.60g，0.090mol)加入到200mL的dI H2O中。向该碱性溶液中加入叶酸(19.97g，0.045mol)，其变为亮橙色。悬浮液随着连续搅拌20分钟变成溶液。向该溶液中加入氯化镁六水合物(9.25g，0.045mol)。然后将硅胶(229.2g)加入水性混合物中，直到混合物变成自由流动的固体。总重量：462g自由流动的固体。
实施例11
叶酸钙(calcium folate)混合物
将氢氧化钠(6.00g，0.150mol)加入到200mL的dI H2O中。将叶酸(33.05g，0.075mol)加入到碱性溶液中，其变成亮橙色悬浮液。用磁力搅拌棒搅拌20分钟后，悬浮液逐渐形成溶液。向该溶液中加入氯化钙二水合物(11.01g，0.075mol)，将其在60℃下在真空烘箱中干燥直至干燥，以产生浅橙色非吸湿性固体(42.6g，理论值95.3％)。
实施例12
二氧化硅负载的叶酸钙混合物
将氢氧化钠(3.61g，0.090mol)加入到200mL dI H2O中。向该碱性溶液中加入叶酸(20.07g，0.045mol)，其变为亮橙色。悬浮液随着连续搅拌20分钟变成溶液。向该溶液中加入氯化钙二水合物(6.69g，0.045mol)。然后将硅胶(281.6g)加入水性混合物中，直到混合物变成自由流动的固体。总重量：512g自由流动的固体。
实施例13
研磨玉米芯负载的叶酸锌混合物
将氢氧化钠(1.81g，0.045mol)加入到100mL dI H2O中。向该溶液中加入叶酸(9.99g，0.023mol)，其变为亮橙色。悬浮液在连续搅拌20分钟的过程中变成溶液。将氯化锌(3.09g，0.023mol)加入到亮橙色溶液中，并向混合物中加入研磨玉米芯(4.36g)并搅拌直至均匀。然后将该混合物在60℃下在真空烘箱中干燥。总重量：19.34g微细固体。
实施例14
研磨玉米芯负载的叶酸锌混合物
将氢氧化钠(0.91g，0.023mol)加入到70mL的dI H2O中。向该溶液中加入叶酸(5.03g，0.011mol)，其变为亮橙色。悬浮液在连续搅拌20分钟的过程中变成溶液。将氯化锌(30.87g，0.23mol)加入到亮橙色溶液中，并向混合物加入研磨玉米芯(11.7g)中并搅拌直至均匀。然后将该混合物在60℃下在真空烘箱中干燥。总重量：45.6g微细固体。
实施例15
二氧化硅负载的叶酸锌混合物
将氢氧化钠(1.27g，0.032mol)加入到100mL dI H2O中。向该碱性溶液中加入叶酸(7.00g，0.016mol)，其变为亮橙色。悬浮液在连续搅拌20分钟的过程中变成溶液。将氯化锌(43.2g，0.318mol)加入到亮橙色溶液中，并向混合物中加入硅胶(99.98g)直至混合物变成自由流动的固体。总重量：251.71g自由流动的固体。
实施例16
纤维素负载的叶酸铜混合物
将氢氧化钠(2.72g，0.068mol)加入到150mL dI H2O中。向该碱性溶液中加入叶酸(14.98g，0.034mol)，其变为亮橙色。悬浮液在连续搅拌20分钟的过程中变成溶液。将氯化铜二水合物(57.99g，0.34mol)加入到亮橙色溶液中，将其加入到纤维素(20.6g)中并搅拌直至均匀。然后将该混合物在60℃下在真空烘箱中干燥。总重量：87.33g微细固体。
实施例17
研磨玉米负载的叶酸锰混合物
将氢氧化钠(2.18g，0.054mol)加入到100mL dI H2O中。向该碱性溶液中加入叶酸(12.01g，0.027mol)，其变为亮橙色。悬浮液在连续搅拌20分钟的过程中变成溶液。将氯化锰四水合物(5.39g，0.027mol)加入到亮橙色溶液中，将其加入研磨玉米(5.8g)中并搅拌直至均匀。然后将该混合物在60℃下在真空烘箱中干燥。总重量：19.76g微细固体。
实施例18
研磨玉米芯负载的叶酸锰混合物
将氢氧化钠(1.45g，0.036mol)加入到120mL的dI H2O中。向该碱性溶液中加入叶酸(8.00g，0.018mol)，其变为亮橙色。悬浮液在连续搅拌20分钟的过程中变成溶液。将氯化锰四水合物(17.95g，0.091mol)加入到亮橙色溶液中，将其加入研磨玉米芯(8.65g)中并搅拌直至均匀。然后将载体混合物在60℃下在真空烘箱中干燥。总重量：32.80g微细固体。
实施例19
研磨玉米芯负载的铁叶酸盐混合物
将氢氧化钠(2.00g，0.05摩尔)加入到250mL dI H2O中。向该碱性溶液中加入叶酸(11.05g，0.025mol)，其变为亮橙色。悬浮液在连续搅拌20分钟的过程中变成溶液。将氯化亚铁(II)四水合物(49.59g，0.294mol)加入到亮橙色溶液中，将其加入研磨玉米芯(20.2g)中并搅拌直至均匀。然后将载体混合物在60℃下在真空烘箱中干燥。总重量：58.70g微细固体。
实施例20
绵羊血清浓度
用三个不同样品测试绵羊：样品CSK15083(不存在叶酸)，CSK15084(叶酸本身)和CSK15085(代表本发明的实例，实施例1中制备的叶酸锌混合物)(参见图1-4)。
将动物分组并饲养在可通往牧场的畜棚中。给药方案如下。将每日叶酸剂量与研磨玉米混合，从而形成以每天每只绵羊0.5磅速率饲喂的测试品。给绵羊饲喂测试饲料十四(14)天。每天饲喂至每头的叶酸当量为三十(30)毫克。
研究结果如图1-4所示。它们都表明，无论是观察平均值还是中位数，当向绵羊给药CSK15085(本发明的产品)时，血清叶酸浓度增加最多(图1-4)。饲喂CSK15084或CSK15085的绵羊的血清叶酸浓度增加，而饲喂CSK15083的绵羊的血清叶酸浓度在饲喂测试品后没有变化。如先前引用的文章所表明的，叶酸的血清血液水平增强表明产奶会显著增加。此外，叶酸锌混合物比单独的叶酸表现更好。
与单独的叶酸对照相比，饲喂实施例9-12的钙盐和镁盐的绵羊显示叶酸的血清水平没有增加。
实施例21(小牛研究)
实施例21是牛研究。在图5中，CSK16083代表单独的叶酸；CSK16084是1:1的铜-叶酸混合物(实施例3)，CSK16085是纤维素负载的1:10的铜-叶酸混合物(实施例16)。
给小牛每天饲喂120mg叶酸源，持续14天(与饲料一起饲喂)，饲料的饲喂速率为2磅/头。与无叶酸的对照组的比较显示在图5中。通过实施例3和实施例16的制剂可以看出，血清叶酸发生了积极的显著变化。
实施例22(绵羊)
实施例22是使用实施例20的方案进行的绵羊研究，但分别使用实施例5和7的Mn混合物和铁混合物。在图6中，CSK16086为单独的叶酸；CSK16087是铁和叶酸的1:1混合物(实施例7)，CSK16088是锰和叶酸的混合物[实施例5]。从图7中可以看出，对于实施例5和7的混合物而言，血清叶酸浓度发生了积极的显著变化。在该试验中，给母羊饲喂在没有任何载体的情况下干燥、但是在饲喂用研磨玉米上混合的浓缩金属叶酸盐混合物。
实施例23
在该实施例中，将锌-叶酸混合物与硅胶混合直至自由流动，然后与研磨玉米芯混合用于试验。
如实施例15中制备的那样，在二氧化硅上干燥20:1的锌-叶酸混合物。数据显示在图7中。
实施例24
叶酸锌混合物
将氢氧化钠(0.96g，0.024mol)加入到1100mL的dI H2O中。向该碱性溶液中加入叶酸(5.40g，0.012mol)，其变为亮橙色。悬浮液在连续搅拌20分钟的过程中变成溶液。将氯化锌(16.68g，0.12摩尔)加入到易于搅拌的亮橙色溶液中。将细悬浮液容易地喷洒在干燥的动物饲料(研磨玉米)上。
实施例25
叶酸锰混合物
将氢氧化钠(0.98g，0.024mol)加入到1120mL的dI H2O中。向该碱性溶液中加入叶酸(5.30g，0.012mol)，其变为亮橙色。悬浮液在连续搅拌20分钟的过程中变成溶液。将氯化锰四水合物(23.11g，0.18mol)加入到易于搅拌的亮橙色溶液中。将细悬浮液容易地喷洒在干燥的动物饲料(研磨玉米)上。
实施例26
如实施例24所述制备10:1的Zn-叶酸混合物，并且如实施例25中所述那样制备Mn-叶酸混合物(15:1)。然后将液体混合物直接喷洒在研磨玉米上。血清结果(绵羊)显示在图8中，并证明如果希望的话，可以在没有载体的情况下实现有效性。

Claims (12)

1.用叶酸对反刍动物进行膳食补充的方法，所述叶酸会绕过瘤胃细菌，所述方法包括：
在水中将叶酸与水溶性金属盐混合以提供混合物，所述金属选自锌、铜、铁和锰；和，
将所述混合物饲喂给反刍动物。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述反刍动物选自牛、山羊和绵羊。
3.如权利要求1所述的方法，其中金属盐阴离子选自硫酸根、盐酸根、乙酸根、磷酸根和硝酸根。
4.如权利要求1所述的方法，其中叶酸与水溶性金属盐的摩尔比为约1:1至约1:25。
5.如权利要求1所述的方法，其中将所述水溶性金属盐置于无毒载体上。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述载体选自酒糟发酵可溶物、饲料谷物、玉米芯粉、乳清和其他纤维素材料。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述混合物的饲喂以20mg/头/天至160mg/头/天的叶酸当量的速率进行。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述饲喂以40mg/头/天至80mg/头/天的速率进行。
9.如权利要求5所述的方法，其中将载体上的所述混合物与另外的常见饲料成分混合。
10.瘤胃稳定但肠可溶的组合物，其用于提供增加的反刍动物血清叶酸水平，所述组合物包含：
含有金属的水溶性金属盐的叶酸溶液，所述金属选自铁、铜、锌和锰。
11.如权利要求10所述的组合物，其与选自酒糟发酵可溶物、饲料谷物、玉米芯粉、乳清和其他纤维素载体的载体混合。
12.如权利要求10所述的组合物，其中所述金属盐具有选自硫酸根、硝酸根、磷酸根、盐酸根和乙酸根的阴离子。
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