CN113950248A - 用于增强碳封存和减少牲畜产生的温室气体排放物的牧场处理 - Google Patents

Abstract

本发明提供使用牲畜饲料添加剂和/或补充剂减少有害大气气体和/或其前体的组合物和方法。在优选实施例中，将包含一种或多种有益微生物体和/或一种或多种微生物生长副产物的多用途组合物施用于牲畜饲料和/或牲畜吃草的田地或牧场。在一些实施例中，所述组合物控制产甲烷细菌。在一些实施例中，所述组合物通过促进植物健康和/或生长来增强所述田地或牧场中的碳封存。

Description

用于增强碳封存和减少牲畜产生的温室气体排放物的牧场 处理

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年4月12日提交的美国临时专利申请第62/833,355号；2019年8月13日提交的美国临时专利申请第62/885,876号；和2020年1月30日提交的美国临时专利申请第62/967,907号的优先权，所述申请中的每一个都通过全文引用的方式并入本文中。

背景技术

吸收大气中的热量的气体称为“温室气体”或“GHG”，并且包括二氧化碳、甲烷、一氧化二氮和氟化气体(《EPA报告(EPA report)》，2016年，第6页)。

二氧化碳(CO₂)通过燃烧化石燃料(煤、天然气和石油)、固体废物、树木和木制品以及因为某些化学反应(例如水泥制造)而进入大气中。举例来说，作为生物碳循环的一部分，通过植物吸收从大气中去除二氧化碳。

在工业活动期间以及化石燃料和固体废物燃烧期间会排放一氧化二氮(N₂O)。在农业中，含氮肥料的过度施用和土壤管理实践不当也会导致一氧化二氮和其它氮类气体排放物增加。

包括例如氢氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫和三氟化氮的氟化气体是各种工业过程中排放的强力合成温室气体。

在煤炭、天然气和石油生产和运输期间会排放甲烷(CH₄)。此外，其它农业实践以及泻湖和城市固体垃圾填埋场中的有机废物的腐烂可能会产生甲烷排放物。然而，值得注意的是，甲烷排放物也来自牲畜生产，其中许多牲畜的消化系统包含产甲烷微生物体(《温室气体概述(Overview of Greenhouse Gases)》2016年)。

基于世界各地监测站的最新测量结果以及来自于南极洲和格陵兰岛冰层中捕获的气泡的较旧空气的测量结果，过去几百年来全球大气GHG浓度已经显著地上升(《EPA报告》，2016年，在例如第6、15页)。

特别是自17世纪开始工业革命以来，人类活动通过燃烧化石燃料、砍伐森林和进行其它活动而促成了大气中的GHG量。许多排放到大气中的GHG会在那里存留很长时间，从十年到数千年不等。随着时间推移，通过化学反应或通过排放汇例如吸收大气中的GHG的海洋和植被来从大气中去除这些气体。

世界领导人试图通过条约和其它国家间协议来遏制GHG排放物增加。一种所述尝试是通过使用碳信用系统。碳信用是代表排放一吨二氧化碳或等量GHG的权利的可交易证书或许可证的通用术语。在典型的碳信用系统中，管理机构对运营商可以产生的GHG排放物量设定配额。超过这些配额会要求运营商自从未使用过其所有碳信用的其它运营商购买额外限额。

碳信用系统的一个目标是鼓励公司投资更多绿色技术、机械和实践以便从这些信用的交易中受益。根据联合国气候变化框架公约(UNFCCC)的京都议定书，许多国家已经同意在国际上接受GHG减排政策的约束，包括通过排放信用交易接受约束。虽然美国不受京都议定书的约束并且虽然美国没有中央国家排放交易系统，但一些州例如加利福尼亚和一些东北部州已经开始采用所述交易方案。

另一项减少大气GHG，特别是甲烷排放物的尝试涉及在牧业生产中使用饲料添加剂或补充剂。反刍牲畜例如牛、绵羊、水牛、山羊、鹿和骆驼因其四个胃室：蜂巢胃、瘤胃、重瓣胃和皱胃而为独特的。特定地说，瘤胃是一个大的中空器官，在那里发生进食物质例如纤维植物材料的微生物发酵。这个器官可以容纳40-60加仑材料，其中估计微生物浓度为1500亿个微生物/茶匙瘤胃内容物。

瘤胃充当产生气态发酵副产物的某些细菌以及与这些细菌共享共生关系的原生动物的发酵容器，从而提供例如将二氧化碳还原为甲烷所需的氢气。因此，瘤胃内发生的消化过程促进了包括氢气、氧气、氮气、甲烷和二氧化碳的气体产生。二氧化碳和甲烷构成瘤胃中产生的气体的最大部分，其中二氧化碳的量为甲烷的约两到三倍。

除了肠道发酵，牲畜粪肥也可能是GHG排放物的来源。举例来说，牛粪含有两种可能会在储存和加工期间产生GHG排放物的组分：可转化为甲烷排放物的有机物以及间接产生一氧化二氮排放物的氮气。当粪肥被保存在泻湖或储罐中时，当产甲烷细菌分解粪肥中的有机材料时，甲烷就会被释放出。另外，在储存和加工期间从粪肥中释放出呈氨(气)形式的氮气。氨可以之后转化为一氧化二氮。(Gerber等人，2013年)。

目前，用于减少牛甲烷排放物的方法包括对瘤胃进行除虫，甚至给牛接种针对产甲烷菌的疫苗。然而，这些策略的缺点是它们可能会减少有益瘤胃微生物的数量，并且由于微生物适应以及成本和应用效率低下，所以所述方法可能时效较短。

其它策略涉及饮食调整，特别是对于牧场吃草的奶牛，以便通过例如直接抑制产甲烷菌和原生动物或通过将氢离子从产甲烷菌中重新导出以减少产甲烷作用来操纵瘤胃发酵。所述饮食调整包括例如向饲料中添加益生菌、产乙酸菌、细菌素、离子载体(例如莫能菌素和拉沙里菌素)、有机酸和/或植物提取物(例如单宁和/或海藻)。(Ishler，2016年)。

养牛业对肉类和乳制品生产至关重要；然而，对气候变化越来越多的关注和对减少GHG排放物的需要要求用于在GHG排放物减少的情况下产生牛的改进方法。

发明内容

本发明提供了使用有益微生物体减少大气温室气体排放物的组合物和方法。更具体地，本发明提供了当施用于牲畜饲料和/或吃草田地和牧场时引起将另外因牧业生产而出现的温室气体(GHG)排放物减少的多用途组合物。

在具体实施例中，本发明提供用于减少大气GHG排放物和/或GHG排放物前体的组合物，其中组合物包含一种或多种有益微生物体和/或一种或多种微生物生长副产物。在优选实施例中，有益微生物体是非病原性真菌、酵母和/或细菌。

有利地，在优选实施例中，本发明的组合物可以以多种方式减少大气GHG。在一个实施例中，组合物可以通过控制和/或抑制产甲烷肠道细菌和/或其原生动物共生体的产甲烷作用来帮助减少牲畜消化系统中的有害肠道大气气体。此外，当施用于吃草田地和牧场时，组合物可以增强植物生长，从而产生用于封存碳的碳汇。

在某些优选实施例中，组合物包含一种或多种细菌和/或其生长副产物。细菌可以是例如粘球菌属(例如黄色粘球菌(M.xanthus))和/或一种或多种芽孢杆菌属细菌。在某些实施例中，芽孢杆菌属是解淀粉芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和/或地衣芽孢杆菌。细菌可以以孢子、营养细胞和/或其混合物形式使用。

在一个实施例中，组合物包含解淀粉芽孢杆菌。在一个优选实施例中，解淀粉芽孢杆菌菌株是解淀粉芽孢杆菌(“B.amyloliquefaciens NRRL B-67928)(“B.amy”)。

在某些实施例中，组合物包含一种或多种真菌和/或其一种或多种生长副产物。真菌可以是例如平菇属(Pleurotus spp.)真菌，例如平菇(P.ostreatus)(蚝菇(oystermushroom))；香菇属(Lentinula spp.)真菌，例如香菇(L.edodes/shiitake mushroom)；和/或木霉属(Trichoderma spp.)真菌，例如绿色木霉(T.viridae)。真菌可以呈活性或非活性细胞、菌丝体、孢子和/或子实体的形式。子实体(如果存在的话)可以例如被切碎和/或掺合成颗粒和/或粉末形式。

在一个实施例中，组合物包含一种或多种酵母和/或其一种或多种生长副产物。一种或多种酵母可以是例如异常威克汉姆酵母(Wickerhamomyces anomalus)、酵母属(Saccharomyces spp.)(例如酿酒酵母(S.cerevisiae)和/或布拉酵母(S.boulardii))、熊蜂生斯塔莫酵母(Starmerella bombicola)、季也蒙迈耶氏酵母(Meyerozymaguilliermondii)、西方毕赤酵母(Pichia occidentalis)、红曲霉菌(Monascuspurpureus)和/或顶头孢霉(Acremonium chrysogenum)。一种或多种酵母可以呈活性或非活性细胞或孢子形式以及呈干燥和/或静止细胞(例如酵母水解物)形式。

在一个示范性实施例中，组合物包含解淀粉芽孢杆菌。在一个示范性实施例中，组合物包含解淀粉芽孢杆菌和平菇。在一个示范性实施例中，组合物包含解淀粉芽孢杆菌和布拉酵母。

在一个示范性实施例中，组合物包含平菇。在一个示范性实施例中，组合物包含布拉酵母。在一个示范性实施例中，组合物包含平菇和布拉酵母。

在一个示范性实施例中，组合物包含解淀粉芽孢杆菌、平菇和布拉酵母。

在一个示范性实施例中，组合物包含香菇和异常威克汉姆酵母。

在某些实施例中，组合物包含用于增强组合物中使用的孢子形微生物体萌发的萌发增强剂。在具体实施例中，萌发增强剂是氨基酸，例如L-丙氨酸和/或L-亮氨酸。在一个实施例中，萌发增强剂是锰。

在一个实施例中，组合物包含一种或多种脂肪酸。在某些优选实施例中，脂肪酸是具备具有14-20个碳的碳主链的饱和长链脂肪酸，例如肉豆蔻酸、棕榈酸和/或硬脂酸。在一些实施例中，组合物中包括两种或更多种饱和长链脂肪酸的组合。在一些实施例中，饱和长链脂肪酸可以抑制瘤胃中产甲烷菌的产甲烷作用和/或提高产甲烷菌的细胞膜渗透性。

在一个实施例中，组合物包含微生物生长副产物。微生物生长副产物可以由组合物的微生物体产生，且/或其可以单独产生并被添加到组合物中。

在一个实施例中，已经从产生生长副产物的发酵培养基中纯化了生长副产物。可替代地，在一个实施例中，生长副产物是以粗物质形式被利用的。粗物质形式可以包含例如由微生物培养产生的液体上清液，所述微生物产生感兴趣的生长副产物，包括残留细胞和/或营养物。

生长副产物可以包括因细胞生长产生的代谢物或其它生物化学物质，包括例如氨基酸、肽、蛋白质、酶、生物表面活性剂、溶剂和/或其它代谢物。

在一个实施例中，组合物包含洛伐他汀(lovastatin)。洛伐他汀是平菇的生长副产物，并且通过抑制参与形成对产甲烷菌细胞膜合成必不可少的类异戊二烯结构单元的酶，即HMG-CoA还原酶来抑制产甲烷古细菌。在一个实施例中，组合物包含伴有或不伴有平菇真菌的呈纯化形式的洛伐他汀。

在一个实施例中，组合物包含活香菇，活香菇可以抑制HMG-CoA还原酶活性而不产生洛伐他汀。

在一个实施例中，组合物包含作为红曲霉菌的发酵米产物的红曲米或曲。红曲米包含具有与洛伐他汀类似的结构并且具有与抑制HMG-CoA还原酶活性类似的能力的生长副产物莫纳可林K(monacolin K)。

在一个实施例中，组合物包含缬氨酸。缬氨酸是由异常威克汉姆酵母和酵母属产生的氨基酸，其有助于支持牲畜的生长和健康，并减少动物消化过程中的氮气(例如铵)排泄量。在一个实施例中，组合物包含伴有或不伴有产生呈纯化形式的缬氨酸的微生物体的呈纯化形式的缬氨酸。

在一些实施例中，组合物可以包含已知减少产甲烷菌的产甲烷作用的额外组分，例如海藻(例如紫杉状海门冬(Asparagopsis taxiformis))；昆布；3-硝基氧基丙醇；蒽醌；离子载体(例如莫能菌素和/或拉沙里菌素)；多酚(例如皂苷、单宁)；有机硫(例如大蒜提取物)；类黄酮(例如槲皮素、芦丁、山奈酚、柚皮苷和花青素；来自绿色柑橘类水果、玫瑰果和黑醋栗的生物类黄酮)；羧酸；和/或萜烯(例如d-柠檬烯、蒎烯和柑橘类提取物)。

在一个实施例中，本发明的组合物可以包含一种或多种额外物质和/或用于补充牲畜和/或植物的营养需要并促进牲畜和/或植物的健康和/或福祉的营养物，例如益生元和/或氨基酸(包括必需氨基酸)、肽、蛋白质、维生素、微量元素、脂肪、脂肪酸、脂质、碳水化合物、固醇、酶和矿物质(例如钙、镁、磷、钾、钠、氯、硫、铬、钴、铜、碘、铁、锰、钼、镍、硒和锌)的来源。在一些实施例中，组合物的微生物体产生和/或提供这些物质。

在优选实施例中，本发明提供用于减少甲烷、二氧化碳和/或其它有害大气气体和/或其前体(例如作为一氧化二氮的前体的氮气和氨)排放物的方法，其中将包含一种或多种有益微生物体和/或一种或多种微生物生长副产物的组合物施用于田地或牧场。优选地，组合物是根据本发明的实施例的多用途组合物。在某些具体实施例中，牲畜是反刍动物。

在一个具体实施例中，田地或牧场是牲畜的食物来源，食物包含草和/或牲畜在其上吃草的其它植物。将牲畜安置在田地或牧场吃草，从而除了进食牧场中的草和/或其它植物之外还进食所述组合物。

有利地，在优选实施例中，所述方法引起牲畜消化系统，特别是瘤胃中存在的产甲烷细菌和/或原生动物减少。在某些实施例中，所述方法引起所产生的一氧化二氮前体化合物(例如氮气和/或氨)的量减少，和/或牲畜消化和代谢过程产生的二氧化碳的量减少。在某些实施例中，所述方法还可以引起来自牲畜废物(例如粪肥)的GHG排放物减少。

在某些实施例中，所述方法还可以用于增强土壤碳封存，其中向田地或牧场的土壤接种增强牧场或田地中的植物和微生物生物质的量的一种或多种有益微生物体，从而将田地或牧场转化成碳汇。

在一个实施例中，组合物作为液体或干燥产品施用。在一个实施例中，使用例如灌溉系统将组合物以液体或干燥形式撒播在田地或牧场上。另外，组合物可以使用手动撒布机例如撒播撒播机、液滴撒布机、手持撒布机或手持喷雾器来施用。

在某些实施例中，所述方法进一步包含将组合物添加到提供给吃草牲畜的饮用水和/或补充饲料中。

在一个实施例中，将组合物配制到补充饲料中，其中将组合物添加到用于生产经过加工的湿和/或干动物饲料的标准生食品成分中。

在一些实施例中，牧业生产者可以利用本发明的方法来减少碳信用使用。因此，在某些实施例中，本发明的方法可以进一步包含进行测量以使用所属领域中的标准技术评估所述方法对减少甲烷、二氧化碳和/或其它有害大气气体和/或其前体(例如氮气和/或氨)生成的作用；评估所述方法对控制牲畜消化系统和/或废物中的产甲烷菌和/或原生动物的作用；和/或评估所述方法对封存田地或牧场的土壤中的碳的作用。

附图说明

图1显示了根据本发明的实施例的组合物的用于测定其减少来自牛瘤胃的肠道甲烷排放物的能力的体外研究的结果。

图2显示了根据本发明的实施例的组合物的用于测定其减少来自牛瘤胃的肠道二氧化碳排放物的能力的体外研究的结果。

具体实施方式

本发明提供了使用有益微生物体减少大气温室气体排放物的组合物和方法。更具体地，本发明提供了例如当施用于牲畜饲料和/或吃草田地和牧场时引起将另外因牧业生产而出现的温室气体排放物减少的用于饲喂家养动物的多用途组合物。

选择的定义

如本文所用，“生物膜”是微生物体例如细菌的复合聚集体，其中细胞彼此粘附和/或粘附到表面。生物膜中的细胞在生理上不同于同一生物的浮游细胞，这些浮游细胞是可以在液体培养基中漂浮或游动的单个细胞。

如本文所用，关于非所期望的微生物体(例如产甲烷菌)使用的术语“对照”延伸至杀死、禁用、固定和/或减少微生物体群体数量和/或以其它方式使微生物体无法进行非所期望的过程(例如甲烷生产)的行为。

如本文所用，“家养”动物是已经被人类影响、繁殖、驯服和/或控制了连续几代的物种的动物，使得动物与人类之间存在相互关系。在优选实施例中，家养动物是“牲畜”，包括在农业或工业环境中饲养以生产例如食物、纤维和劳动力的商品的动物。包括在术语牲畜中的动物类型可以包括但不限于羊驼、美洲驼、牛和奶牛、野牛、猪、绵羊、山羊、马、猪、骡、驴、骆驼、鸡、火鸡、鸭、鹅、珍珠鸡和乳鸽。

在某些优选实施例中，牲畜是“反刍动物”或利用适合在专门的肠道微生物组的帮助下消化之前发酵植物类食物的分隔胃的哺乳动物。反刍动物包括例如牛(例如野牛、紫羚(bongo)、水牛、母牛、公牛、阉割的公牛、捻角羚、薮羚(imbabala)、水牛、牦牛和瘤牛)、绵羊、山羊、野山羊、长颈鹿、鹿、麋鹿、驼鹿、骆驼、北美驯鹿、驯鹿、羚羊、瞪羚、黑斑羚、角马和一些袋鼠。

如本文所用，“经过分离的”或“经过纯化的”分子或其它化合物大体上不含与其本质上相关的其它化合物例如细胞物质。举例来说，经过纯化或分离的多核苷酸(核糖核酸(RNA)或脱氧核糖核酸(DNA))在其天然存在状态时不含侧接其的基因或序列。经过纯化或分离的多肽在其天然存在状态时不含侧接其的氨基酸或序列。将经过纯化或分离的微生物菌株从其在自然界中存在或其中产生其的环境中移除。因此，经过分离的菌株可以以例如生物学纯的培养物或与载体结合的孢子(或菌株的其它形式)存在。

在某些实施例中，按重量计，经过纯化的化合物为感兴趣的化合物的至少60％。优选地，按重量计，制剂为感兴趣的化合物的至少75％、更优选为至少90％、以及最优选为至少99％。举例来说，经过纯化的化合物是按重量计为期望化合物的优选地至少90％、91％、92％、93％、94％、95％、98％、99％或100％(w/w)的经过纯化的化合物。通过任何适当的标准方法，例如通过柱色谱法、薄层色谱法或高效液相色谱法(HPLC)分析来测量纯度。

如本文所用，“离子载体”是羧酸聚醚非治疗性抗生素，所述抗生素破坏微生物体中的离子浓度梯度(Ca²⁺、K⁺、H⁺、Na⁺)，使其进入无效的离子循环。离子浓度的破坏使微生物体无法维持正常的代谢并使微生物体消耗额外的能量。离子载体通过选择抵抗或负面影响革兰氏阳性菌例如产甲烷菌和瘤胃中的原生动物的代谢而起作用。

“代谢物”是指由代谢产生的任何物质(例如，生长副产物)或参与特定代谢过程所必需的物质。代谢物可以是作为代谢的起始材料、中间物或最终产物的有机化合物。代谢物的实例可以包括但不限于酶、毒素、酸、溶剂、醇、蛋白质、碳水化合物、维生素、矿物质、微量元素、氨基酸、聚合物和表面活性剂。

如本文所用，“产甲烷菌”是产生甲烷气体作为代谢副产物的微生物体。产甲烷菌是可以在反刍动物和非反刍动物(例如猪、家禽和马)的消化系统和代谢废物中找到的古细菌。产甲烷菌的实例包括但不限于甲烷杆菌属(例如甲酸甲烷杆菌)、甲烷短杆菌属(例如瘤胃甲烷短杆菌)、甲烷球菌属(例如巴氏甲烷球菌(M.paripaludis))、甲烷袋状菌属(例如布宫雷斯甲烷袋状菌(M.bourgensis))、甲烷福伦属(Methanoforens spp.)(例如斯道甲烷福伦(M.stordalenmirensis))、里米那甲烷泡菌(Methanofollis liminatans)、沃尔非产甲烷菌(Methanogenium wolfei)、甲烷微菌属(例如运动甲烷微菌)、坎德勒氏甲烷嗜热菌(Methanopyrus kandleri)、嗜酸产甲烷菌(Methanoregula boonei)、鬃毛甲烷菌属(例如联合鬃毛甲烷菌、嗜热鬃毛甲烷菌)、甲烷八叠球菌属(例如巴氏甲烷八叠球菌(M.barkeri)、梅氏甲烷八叠球菌(M.mazeii))、斯氏甲烷球形菌(Methanosphaerastadtmanae)、亨氏甲烷螺菌(Methanospirillium hungatei)、甲烷嗜热杆菌属和/或孙氏甲烷丝菌(Methanothrix sochngenii)。

本文提供的范围应理解为所述范围内所有值的简写。举例来说，1到50的范围应该理解为包括选自由1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49或50组成的群组的任何数字、数字组合或子范围以及上述整数之间的所有中间十进制值例如1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8和1.9。关于子范围，特别地考虑了从所述范围的任一端点延伸的“嵌套子范围”。举例来说，1到50的示范性范围的嵌套子范围可以在一个方向上包括1到10、1到20、1到30和1到40，或者在另一个方向上包含50到40、50到30、50到20和50到10。

如本文所用，“减少”是指负改变，而“增加”是指正改变，其中所述正或负改变为至少0.25％、0.5％、1％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％。

与“包括”或“含有”同义的过渡术语“包含”是包括性的或开放式的，并且不排除额外的未叙述的要素或方法步骤。相反，过渡短语“由……组成”排除权利要求中未指定的任何要素、步骤或成分。过渡短语“基本上由……组成”将权利要求的范围限制为指定的材料或步骤“以及实质上不影响要求保护的发明的基本和新颖特征的材料或步骤”。术语“包含”的使用涵盖了“由一种或多种所叙述的组分组成”或“基本上由一种或多种所叙述的组分组成”的其它实施例。

除非特别说明或从上下文中显而易见，否则如本文所用的术语“或"应理解为包括性的。除非特别说明或从上下文显而易见，否则如本文所使用的术语“一个(a/an)”以及“所述”应理解为单数或复数。

除非特别说明或从上下文中显而易见，否则如本文所使用的术语“约”应理解为在所属领域的正常公差范围内，例如在平均值的2个标准偏差之内。约可以理解为在所陈述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。

在本文对变量的任何定义中列举化学基团的列举包括将所述变量定义为所列基团的任何单个基团或组合。本文中对变量或方面的实施例的叙述包括所述实施例作为任何单个实施例或与任何其它实施例或其部分的组合。

本文引用的所有参考文献都通过全文引用的方式并入在此。

多用途组合物

在某些实施例中，本发明提供用于减少大气GHG排放物和/或GHG排放物前体的多用途组合物，其中组合物包含一种或多种有益微生物体和/或一种或多种微生物生长副产物。

在某些实施例中，组合物是“微生物基组合物，”意思指包含因微生物体或其它细胞培养物生长而产生的组分的组合物。因此，微生物基组合物可以包含微生物本身和/或微生物生长副产物。微生物可以呈营养状态、孢子形式、菌丝体形式、微生物繁殖体的任何其它形式或其混合物。微生物可以是浮游生物或生物膜形式或其混合物。生长副产物可以是例如代谢物、细胞膜组分、经表达的蛋白质和/或其它细胞组分。微生物可以是完整的或裂解的。细胞可以总体不存在，或以例如1×10⁴、1×10⁵、1×10⁶、1×10⁷、1×10⁸、1×10⁹、1×10¹⁰、1×10¹¹、1×10¹²或1×10¹³或更高CFU/毫升所述组合物的浓度存在。

有利地，在优选实施例中，本发明的多用途组合物可以改变反刍动物的消化过程，从而引起肠道大气气体生产减少。举例来说，组合物可以控制和/或抑制瘤胃中的产甲烷细菌和/或其原生动物共生体的产甲烷作用。在一些实施例中，本发明的组合物还可以帮助减少肠道二氧化碳生产。在一些实施例中，组合物还可以增强牲畜的生长和健康，同时使饲料中的蛋白质源能够更完全地转化以减少呈例如氨形式的动物废物中的氮气释放。此外，当施用于吃草田地和牧场时，组合物可以增强植物生长，从而产生用于封存碳的碳汇。

在优选实施例中，本发明的组合物的有益微生物体是非病原性真菌、酵母和/或细菌。有益微生物体可以处于活性、非活性和/或休眠状态。

本发明的组合物的微生物体和/或微生物生长副产物可以通过从小规模到大规模的培养过程获得。这些培养过程包括但不限于深层培养/发酵、固态发酵(SSF)和其改良形式、混合形式和/或组合。

在某些实施例中，本发明的组合物可以包含其中产生有益微生物体和/或生长副产物的发酵培养基。

本发明的微生物体可以是天然微生物体或经遗传修饰的微生物体。举例来说，可以用特定基因变换微体生物以表现出特定特征。所述微体生物也可以是期望菌株的突变体。如本文所用，“突变体”意思指参考微生物体的菌株、遗传变异体或亚型，其中，与参考微生物体相比，突变体具有一种或多种遗传变异(例如，点突变、错义突变、无义突变、缺失、复制、移码突变或重复扩增)。用于制造突变体的程序是微生物学领域中众所周知的。举例来说，为此目的广泛使用了UV突变形成和亚硝基胍。

在一个具体实施例中，组合物包含约1×10⁶到约1×10¹³、约1×10⁷到约1×10¹²、约1×10⁸到约1×10¹¹或约1×10⁹到约1×10¹⁰CFU/ml存在于组合物中的每种微生物体。

在某些实施例中，在组合物的一次施用中微生物体的量总计约40到70克/头(牛群中的单独动物)或约45到约65克/头或约50到约60克/头。

在一个实施例中，组合物包含总计约1体积％到100体积％、约10体积％到90体积％或约20体积％到75体积％微生物体。

在某些优选实施例中，组合物包含一种或多种细菌和/或其生长副产物。细菌可以是例如粘球菌属(例如黄色粘球菌)和/或一种或多种芽孢杆菌属细菌。在某些实施例中，芽孢杆菌属是解淀粉芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和/或地衣芽孢杆菌。细菌可以以孢子、营养细胞和/或其混合物形式使用。

在一个实施例中，组合物包含解淀粉芽孢杆菌。在一些实施例中，解淀粉芽孢杆菌可以充当牛体内的益生菌，以增加体重增加、增加饲料摄入和转化，且增加生长激素(例如，GH/IGH-1)水平。另外，解淀粉芽孢杆菌可以促进其它有益微生物(例如脂肪酸生产物)的生长，同时例如通过产生抗微生物脂肽生物表面活性剂来减少动物肠道中的潜在病原性微生物的量。在一些实施例中，将4×10¹⁰CFU/天剂量的解淀粉芽孢杆菌作为本发明的组合物的一部分施用于动物。

在一个优选实施例中，解淀粉芽孢杆菌菌株是解淀粉芽孢杆菌(“B.amyloliquefaciens NRRL B-67928)(“B.amy”)。

解淀粉芽孢杆菌“B.amy”微生物的培养物已保存在农业研究服务北部地区研究实验室(NRRL),1400独立大道,美国西南华盛顿哥伦比亚特区,20250。所述保存已被保存人指定寄存编号NRRL B-67928，并于2020年2月26日保存。

本发明培养物的保存条件确保在本专利申请未决期间，专利与商标局局长根据37CFR 1.14和35 U.S.C 122确定有权获得所述培养物的人可以获得所述培养物。根据外国专利法要求，可以在提交本发明申请的副本或其后续物的国家获得保存物。然而，应当理解，保存物的可获得性并不构成在背离由政府行为授予的专利权的情况下实践本发明的许可。

此外，将根据《微生物体保存布达佩斯条约》的规定对本发明培养物保存物进行储存并向公众提供，即，将其妥善保存以使其保持活力和不受污染在最近一次要求提供保存物样本之后至少五年时段，并且在任何情况下，在保存日之后至少30(三十)年时段或持续可能发布公开文化的任何专利的可执行期限。保存人承认，当寄存人由于寄存条件而无法按要求提供样本时，保存人有责任替换保存物。在授权公开本发明培养物保存物的专利时，将不可撤销地移除对公众可获得本发明培养物保存物的所有限制。

在一些实施例中，地衣芽孢杆菌可以减少产甲烷菌产生的甲烷，并通过产生丙酸和其它代谢物例如脂肽生物表面活性剂来抑制产甲烷细菌本身。另外，地衣芽孢杆菌可以帮助降低牛瘤胃液中的氨的浓度，同时帮助增加乳蛋白产量。在猪中，地衣芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌可以帮助增加粪便乳酸杆菌计数，提高氮气消化性，并减少氨和硫醇排放物。在一些实施例中，将2×10¹⁰CFU/天剂量的地衣芽孢杆菌作为本发明的组合物的一部分施用于动物。

在一个实施例中，有益微生物体是酵母和/或真菌。适用于本发明的酵母和真菌物种包括无梗囊霉,顶头孢霉,曲霉,短梗霉(例如出芽短梗霉)、布拉霉,假丝酵母(例如白假丝酵母、蜂生假丝酵母、巴蒂斯假丝酵母(C.batistae)、熊蜂生假丝酵母、花假丝酵母、郭氏假丝酵母(C.kuoi)、里奥多克假丝酵母(C.riodocensis)、诺达假丝酵母(C.nodaensis)、星状假丝酵母)、隐球菌、德巴利酵母(例如汉逊德巴利酵母(D.hansenii))、虫霉、有孢汉逊酵母(例如葡萄汁有孢汉逊酵母(H.uvarum))、汉逊酵母(Hansenula)、伊萨酵母(Issatchenkia)、克鲁维酵母(Kluyveromyces)(例如法弗克鲁维酵母(K.phaffii))、香菇属(例如香菇(L.edodes))、迈耶氏酵母(例如季也蒙迈耶氏酵母(M.guilliermondii))、菌根(例如疣柄牛肝菌属、乳牛肝菌属、红曲霉、被孢霉、毛霉(例如梨形毛霉)、青霉、腐霉、须霉、毕赤酵母(例如异常毕赤酵母、季也蒙毕赤酵母、西方毕赤酵母、库德毕赤酵母(P.kudriavzevii))、平菇(例如平菇(P.ostreatus)、平菇、凤尾菇、鲍鱼菇、紫孢平菇、秀珍菇、虎奶菇、榆黄蘑和扇形平菇)、拟酵母(例如蚜虫拟酵母)、根霉、红酵母(例如疏室红酵母)；酵母(例如酿酒酵母、布拉酵母、圆酵母)、斯塔莫酵母(例如熊蜂生斯塔莫酵母(S.bombicola))、球拟酵母、破囊壶菌、木霉(例如里氏木霉(T.reesei)、哈茨木霉(T.harzianum)、绿色木霉(T.viridae))、黑粉菌(例如玉米黑粉菌)、拟威克酵母(Wickerhamiella)(例如非致病性拟威克酵母)、威克汉姆酵母(例如异常威克汉姆酵母)、拟威尔酵母(Williopsis)(例如木拉克拟威尔酵母(W.mrakii))、接合酵母(例如拜耳接合酵母(Z.bailii))等等。

在某些具体实施例中，组合物包含一种或多种真菌和/或其一种或多种生长副产物。真菌可以是例如平菇属(Pleurotus spp.)真菌，例如平菇(P.ostreatus)(蚝菇(oystermushroom))；香菇属(Lentinula spp.)真菌，例如香菇(L.edodes/shiitake mushroom)；和/或木霉属(Trichoderma spp.)真菌，例如绿色木霉或哈茨木霉。真菌可以是活的或失活的细胞、菌丝体、孢子和/或子实体的形式。子实体(如果存在的话)可以例如被切碎和/或掺合成颗粒和/或粉末形式。

在某些具体实施例中，组合物包含一种或多种酵母和/或其一种或多种生长副产物。一种或多种酵母可以是例如异常威克汉姆酵母、酵母菌属(例如啤酒酵母和/或酿酒酵母)、球拟假丝酵母、季也蒙迈耶氏酵母、西方毕赤酵母、红曲霉菌和/或顶头孢霉。一种或多种酵母可以呈活性或非活性细胞或孢子形式以及呈干燥和/或静止细胞(例如酵母水解物)形式。

在一个示范性实施例中，包含解淀粉芽孢杆菌。在一个示范性实施例中，组合物包含布拉酵母和平菇。在一个示范性实施例中，组合物包含解淀粉芽孢杆菌以及布拉酵母和平菇中的一者或两者。

在某些实施例中，组合物包含用于增强组合物中使用的孢子形微生物体萌发的萌发增强剂。在具体实施例中，萌发增强剂是氨基酸，例如L-丙氨酸和/或L-亮氨酸。在一个实施例中，萌发增强剂是锰。

在一个实施例中，组合物包含一种或多种脂肪酸。在某些优选实施例中，脂肪酸是具备具有14-20个碳的碳主链的饱和长链脂肪酸，例如肉豆蔻酸、棕榈酸和/或硬脂酸。在一些实施例中，组合物中包括两种或更多种饱和长链脂肪酸的组合。在一些实施例中，饱和长链脂肪酸可以抑制瘤胃中产甲烷菌的产甲烷作用和/或提高产甲烷菌的细胞膜渗透性。

在一个实施例中，组合物包含微生物生长副产物。微生物生长副产物可以由组合物的微生物体产生，且/或其可以单独产生并被添加到组合物中。

在一个实施例中，已经从产生生长副产物的发酵培养基中纯化了生长副产物。或者，在一个实施例中，生长副产物以粗物质形式被利用。粗物质形式可以包含例如由微生物培养产生的液体上清液，所述微生物产生感兴趣的生长副产物，包括残留细胞和/或营养物。

生长副产物可以包括因细胞生长产生的代谢物或其它生物化学物质，包括例如氨基酸、肽、蛋白质、酶、生物表面活性剂、溶剂和/或其它代谢物。

在一个实施例中，组合物包含平菇，其培养物可以含有约2.5％到3.0％或2.8％(干重)浓度的洛伐他汀。

洛伐他汀是平菇的聚酮生长副产物，并且通过抑制参与形成对产甲烷古细菌细胞膜合成必不可少的类异戊二烯结构单元的酶，即HMG-CoA还原酶来抑制产甲烷古细菌。有利地，洛伐他汀可以抑制产甲烷菌生长而对瘤胃中的其它纤维素分解细菌没有不利影响。在一个实施例中，组合物包含伴有或不伴有平菇真菌的呈纯化形式的洛伐他汀。

在一个实施例中，组合物包含活香菇，活香菇可以抑制HMG-CoA还原酶活性而不产生洛伐他汀。

在一个实施例中，组合物包含也产生类似于洛伐他汀的他汀类的绿色木霉和/或顶头孢霉。

在一个实施例中，组合物包含作为红曲霉菌的发酵米产物的红曲米或曲。红曲米包含具有与洛伐他汀类似的结构并且具有抑制HMG-CoA还原酶活性的能力的莫纳可林K。

在某些实施例中，组合物包含异常威克汉姆酵母和/或酵母菌属酵母的培养物。这些酵母通过反刍动物消化系统内的产乙酸细菌来促进产乙酸作用和氢气利用。有利地，这导致产甲烷微生物体进行产生甲烷的过程的氢气可用性降低，而不会对动物的消化健康产生负面影响。因此，在一个实施例中，异常威克汉姆酵母和/或酵母菌属酵母(例如，酿酒酵母和/或布拉酵母)和/或其生长副产物于组合物中的存在增加反刍动物肠道微生物组中产乙酸细菌的量，且/或减少其中产甲烷细菌的量。

另外，异常威克汉姆酵母产生作为可用于改善饲料中的磷的消化和生物可用性的酶的植酸酶以及可用于控制病原性微生物体的杀伤性毒素(例如外切-β-1,3-葡聚糖酶)。

在一个实施例中，组合物包含合成或生物产生的氨基酸。在一个具体实施例中，氨基酸是缬氨酸。缬氨酸是由异常威克汉姆酵母和酵母菌属产生的氨基酸，其有助于支持牲畜的生长和健康，并使饲料中的蛋白质源更完全地转化以减少呈例如氨形式的其废物中排泄的氮气的量。在一个实施例中，组合物包含伴有或不伴有产生呈纯化形式的缬氨酸的酵母的呈纯化形式的缬氨酸。

在一些实施例中，组合物可以包含已知减少瘤胃中的甲烷的额外组分，例如海藻(例如紫杉状海门冬)；昆布；3-硝基氧基丙醇；蒽醌；离子载体(例如莫能菌素和/或拉沙里菌素)；多酚(例如皂苷、单宁)；有机硫(例如大蒜提取物)；类黄酮(例如槲皮素、芦丁、山奈酚、柚皮苷和花青素；来自绿色柑橘类水果、玫瑰果和黑醋栗的生物类黄酮)；羧酸；和/或萜烯(例如d-柠檬烯、蒎烯和柑橘类提取物)。

在一个实施例中，本发明的组合物可以包含一种或多种额外物质和/或用于补充田地或牧场中的牲畜和/或植物的营养需要的营养物，例如氨基酸(包括必需氨基酸)、肽、蛋白质、维生素、微量元素、脂肪、脂肪酸、脂质、碳水化合物、固醇、酶和矿物质(例如钙、镁、磷、钾、钠、氯、硫、铬、钴、铜、碘、铁、锰、钼、镍、硒和锌)的来源。在一些实施例中，组合物的微生物体产生和/或提供这些物质。

在一个实施例中，组合物可以进一步包含一种或多种生物表面活性剂。生物表面活性剂是由微生物产生的结构上多样化的一组表面活性物质，这些表面活性物质是可生物降解的，并且可以使用可再生基质上的选定生物有效地生产。所有生物表面活性剂均为两亲物。它们由两部分组成：极性(亲水)部分和非极性(疏水)基团。生物表面活性剂分子的常见亲脂部分是脂肪酸的烃链，而亲水部分由中性脂质的酯或醇基团、脂肪酸或氨基酸(或肽)的羧酸酯基团、在黄酮哌脂情况下的有机酸或在糖脂情况下的碳水化合物形成。

由于其两亲结构，生物表面活性剂增加了疏水性水不溶性物质的表面积，增加了此类物质的水生物利用度，并改变了细菌细胞表面的特性。生物表面活性剂在界面处积聚，从而降低了界面张力并导致溶液中聚集胶束结构的形成。安全、有效的微生物生物表面活性剂减少液体、固体和气体分子之间的表面张力和界面张力。生物表面活性剂形成孔并破坏生物膜稳定性的能力允许其用作抗菌剂、抗真菌剂和溶血剂。

本发明的生物表面活性剂可以包括例如低分子量糖脂、脂肽、黄酮哌脂、磷脂和高分子量聚合物例如脂蛋白、脂多糖-蛋白质复合物和多糖-蛋白质-脂肪酸复合物。

在一个实施例中，生物表面活性剂是糖脂。糖脂可以包括例如槐糖脂、鼠李糖脂、纤维二糖脂、甘露糖赤藓糖醇脂和海藻糖脂。在一个实施例中，生物表面活性剂是脂肽。脂肽可以包括例如表面活性素、伊枯草菌素、节杆菌脂肽、粘液菌素、丰原素和地衣素。在某些实施例中，使用生物表面活性剂的混合物。

在一个实施例中，已经从产生生物表面活性剂的发酵培养基中纯化了生物表面活性剂。或者，在一个实施例中，生物表面活性剂以包含由培养产生生物表面活性剂的微生物产生的发酵培育液的粗物质形式被利用。这种粗物质形式的生物表面活性剂溶液可以包含约0.001％到99％、约25％到约75％、约30％到约70％、约35％到约65％、约40％到约60％、约45％到约55％或约50％纯生物表面活性剂以及残留的细胞和/或营养物。

在一个实施例中，组合物可以进一步包含水。举例来说，微生物体和/或生长副产物可以与水混合并被施用于牛类动物。在另一个实施例中，组合物可以与牛类动物的饮用水混合作为例如饲料添加剂和/或补充剂。饮用水组合物可以包含例如1g/L到约50g/L、约2g/L到约20g/L或约5g/L到约10g/L组合物。

在某些实施例中，组合物包含适合于将组合物口服递送到牲畜的胃肠道的载剂。载剂可以包含固体基干燥材料以用于配制成锭剂、胶囊或粉末形式；或载剂可以包含液体或凝胶基材料以用于配制成液体或凝胶形式。

在一个实施例中，所述组合物还可以包含预制的湿或干动物饲料，其中，该预制食物已经被蒸煮和/或加工以准备好用于动物食用。举例来说，可以将微生物体和/或生长副产物倾倒在预制食物上和/或与预制食物混合，或者可以将微体生物体和/或生长副产物用作干燥动物食物块例如小块、粗磨粒或丸粒外部的涂层。

在一个实施例中，组合物可以进一步包含用于制造动物饲料的原料成分，其中然后原料成分与微生物体和/或生长副产物一起被蒸煮和/或加工以制造增强型干或湿饲料产品。

可以将组合物以例如约0.1重量％到99重量％、约1重量％到约75重量％或约5重量％到约50重量％的浓度添加到湿或干饲料和/或原料饲料成分中。

如本文所用，“干食物”是指含有有限含水量的食物，含水量通常在约5％到约15％或20％w/v范围内。通常，干加工食物呈小到中等尺寸的单块形式，例如小块、粗磨粒、零食、饼干、坚果、饼状物或丸粒。

在一个实施例中，所述组合物还可以包含用于制造动物饲料的原料成分，其中，所述原料成分与微生物体和/或生长副产物然后一起被蒸煮和/或加工以制造增强型干或湿饲料产品。原料成分可以包括例如谷物、草、粗饲料、草料、干草、稻草、种子、坚果、作物残茬、蔬菜、水果、干植物物质和其它调味剂、添加剂和/或营养物源。在一个实施例中，将组合物以约0.1重量％至约50重量％、约1重量％至约25重量％或约5重量％至约15重量％的浓度添加到原料食物成分中。

补充干食物块可以每块包含一致浓度的组合物。在另一个实施例中，组合物可以用作干燥食物块上的表面涂层。可以使用所属领域中已知的用于生产干加工食品的方法，包括加压研磨、挤出和/或造粒。

在一个示范性实施例中，干食品可以通过例如螺杆挤出来制备，螺杆挤出包括在很短的时间段内将原料成分蒸煮、成型并切割成特定形状和尺寸。可以将这些成分混合到均匀的可膨胀面团中，并在挤出机中烹饪，然后在压力和高温下迫使通过模具。蒸煮后，然后让丸粒冷却，之后任选地喷涂涂层。该涂层可以包含例如液体脂肪或消化物，包括液体或粉末状水解形式的动物组织，例如来自例如鸡或兔子的肝脏或肠、和/或营养油。在其它实施例中，使用真空包覆技术涂布丸粒，其中使丸粒经受真空，然后暴露于涂层材料，之后释放真空，驱动丸粒内部的涂层材料。然后可以采用热空气干燥将总水分含量降低到10％或更少。

在一个实施例中，使用“冷”造粒方法或不使用高热或蒸汽的方法来生产干食品。所述方法可以使用例如具有粘性和内聚性的液体粘合剂将成分保持在一起，而没有使本发明的组合物中的重要组分和/或营养物变性或降解的风险。

在一个实施例中，组合物可以被施用于动物饲料或被切割和干燥的植物物质，例如干草、稻草、青贮饲料、发芽谷物、豆类和/或谷物。

在一个实施例中，可以将组合物制备成喷雾干燥的生物质产品。生物质可以通过已知的方法例如离心、过滤、分离、倾析、分离与倾析的组合、超滤或微滤来分离。

在一个实施例中，组合物具有例如包含高达50％蛋白质以及多糖、维生素和矿物质的高营养内容物。结果，组合物可以用作全部动物饲料组合物的全部的一部分。在一个实施例中，饲料组合物包含本发明的组合物，本发明的组合物的范围为饲料的15％到饲料的99％。

在一个实施例中，本发明的组合物可以包含用于补充动物的饮食和/或促进动物的健康和/或福祉的额外营养物，例如氨基酸(包括必需氨基酸)、肽、蛋白质、维生素、微量元素、脂肪、脂肪酸、脂质、碳水化合物、固醇、酶、益生元和微量矿物质例如铁、铜、锌、锰、钴、碘、硒、钼、镍、氟、钒、锡和硅的来源。

在一些实施例中，额外营养物还可以促进田地或牧场中的植物的植物健康和生长。

优选组合物包含呈任何组合形式的维生素和/或矿物质。用于本发明的组合物中的维生素可以包括例如维生素A、E、K₃、D₃、B₁、B₃、B₆、B₁₂、C、生物素、叶酸、泛酸、烟酸、氯化胆碱、肌醇和对氨基苯甲酸。矿物质可以包括例如钙、镁、磷、钾、钠、氯、硫、铬、钴、铜、碘、铁、锰、钼、镍、硒和锌。其它组分可以包括但不限于抗氧化剂、β-葡聚糖、胆汁盐、胆固醇、酶、类胡萝卜素和许多其它组分。典型的维生素和矿物质是例如建议每日摄入和建议每日量(RDA)的维生素和矿物质，但确切的量可以有所不同。所述组合物将优选地包括RDA维生素、矿物质和微量矿物质以及那些没有确定的RDA但在健康哺乳动物生理学中具有有益作用的营养素的复合物。

生产微生物体和/或微生物生长副产物

本发明利用用于培养微生物和产生微生物代谢产物和/或微生物生长的其它副产物的方法。本发明进一步利用适合于以所需规模培养微生物和产生微生物代谢产物的培养方法。这些培养过程包括但不限于深层培养/发酵、固态发酵(SSF)和其改良形式、混合形式和/或组合。

如本文所用，“发酵”是指在受控条件下细胞的培养或生长。所述生长可以是有氧的或厌氧的。在优选的实施例中，微生物使用SSF和/或其改进的形式生长。

在一个实施例中，本发明提供了用于生产生物质(例如，活细胞材料)、细胞外代谢物、残留营养物和/或细胞内组分的材料和方法。

根据本发明使用的微生物生长容器可以是任何用于工业用途的发酵器或培养反应器。在一个实施例中，容器可以具有功能控件/传感器或可连接至功能控件/传感器以测量培养过程中的重要因素，例如pH、氧气、压力、温度、湿度、微生物密度和/或代谢物浓度。

在另一个实施例中，容器还能够监测容器内微生物的生长(例如，细胞数量和生长阶段的测量)。替代性地，可以从所述容器中取出每日样品，并通过本领域已知的技术(诸如稀释平板技术)对所述样品进行计数。稀释平板技术是一种用于估计样品中生物数量的简单技术。该技术还可以提供一个指标，通过该指标可以比较不同的环境或处理。

在一个实施例中，所述方法包括：用氮源补充培养物。氮源可以是例如硝酸钾、硝酸铵、硫酸铵、磷酸铵、氨、尿素和/或氯化铵。这些氮源可以单独使用或者以两种或更多种的组合使用。

该方法可以为生长的培养物提供氧合。一个实施例利用了空气的慢速运动去除含低氧的空气并引入含氧空气。在浸没式发酵的情况下，含氧空气可以是通过机构(包括用于机械地搅动液体的叶轮和用于向液体供应气体气泡以将氧气溶解到液体中的空气分布器)每天补充的环境空气。

所述方法还可以包括：用碳源补充培养物。碳源通常是碳水化合物，例如葡萄糖、蔗糖、乳糖、果糖、海藻糖、甘露糖、甘露醇和/或麦芽糖；有机酸，例如乙酸、富马酸、柠檬酸、丙酸、苹果酸、丙二酸和/或丙酮酸；醇，例如乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、异丁醇和/或甘油；脂肪和油，例如大豆油、低芥酸菜子油、米糠油、橄榄油、玉米油、芝麻油和/或亚麻子油；等等。这些碳源可以单独使用或以两者或更多者的组合形式使用。

在一个实施例中，培养基中包括微体生物的生长因子和微量营养素。这在无法产生其所需的所有维生素的微生物生长时是特别优选的。培养基中还可以包括无机营养素，包括微量元素，诸如铁、锌、铜、锰、钼和/或钴。此外，维生素、必需氨基酸和微量元素的来源可以例如以面粉或粗粉(meals)的形式(诸如玉米粉)或以提取物的形式(诸如酵母提取物、马铃薯提取物、牛肉提取物、大豆提取物、香蕉皮提取物等)或以纯化形式被包括在内。也可以包括氨基酸，诸如对于蛋白质的生物合成有用的那些氨基酸。

在一个实施例中，还可以包括无机盐。可用的无机盐可以是磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠、硫酸镁、氯化镁、硫酸铁、氯化铁、硫酸锰、氯化锰、硫酸锌、氯化铅、硫酸铜、氯化钙、氯化钠、碳酸钙和/或碳酸钠。这些无机盐可以单独使用或者以两种或更多种的组合使用。

在一个实施例中，还可以包括一种或多种生物刺激剂，意指增强微生物生长速率的物质。生物刺激剂可以是物种特异性的，也可以提高各种物种的生长速率。

在一些实施例中，用于培养的方法可以进一步包括在培养过程之前和/或期间在培养基中添加额外的酸和/或抗微生物剂。抗菌剂或抗生素用于保护培养物免受污染。

另外，还可以添加消泡剂，以防止在深层培养过程中产生气体时泡沫的形成和/或积累。

混合物的pH值应适合感兴趣的微体生物。可以使用缓冲剂和pH调节剂(诸如碳酸盐和磷酸盐)将pH稳定在优选值附近。当金属离子以高浓度存在时，可能需要在培养基中使用螯合剂。

微生物可以以浮游形式或生物膜形式生长。在生物膜的情况下，容器中可以具有基质，微生物可以在该基质上以生物膜状态生长。该系统还可以具有例如施加激励和/或改善生物膜生长特征的刺激(诸如剪切应力)的能力。

在一个实施例中，用于培养微生物的方法在约5℃至约100℃、优选15至60℃、更优选25至50℃下进行。在另外的实施例中，可以在恒定温度下连续地进行培养。在另一实施例中，可以使培养经历温度变化。

在一个实施例中，所述方法和培养过程中使用的装备是无菌的。培养装备(诸如反应器/容器)可以与灭菌单元(如高压釜)是分开的但连接至该灭菌单元。培养装备还可以具有在开始接种之前就地灭菌的灭菌单元。可以通过本领域已知的方法对空气进行灭菌。例如，环境空气在被引入到容器中之前可以通过至少一个过滤器。在其它实施例中，可以对培养基进行巴氏灭菌，或者任选地，根本不添加热量，其中可以利用低水分活度和低pH来控制不良细菌的生长。

在一个实施例中，本发明进一步提供了一种通过在适于生长和代谢产物生产的条件下培养本发明的微生物菌株、以及任选地纯化代谢产物来生产微生物代谢产物的方法，所述微生物代谢产物比如为生物表面活性剂、酶、蛋白质、乙醇、乳酸、β-葡聚糖、肽、代谢中间体、多不饱和脂肪酸和脂质。通过该方法产生的代谢物含量可以是例如至少20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％。

发酵培养基的生物质含量可以为例如5g/l至180g/l或更高，或10g/l至150g/l。细胞浓度可以是例如每克最终产物至少1×10⁹、1×10¹⁰、1×10¹¹、1×10¹²或1×10¹³个细胞。

可以将由感兴趣的微体生物产生的微生物生长副产品保留在微体生物中或分泌到生长培养基中。培养基可以包含稳定微生物生长副产物活性的化合物。

用于培养微生物和产生微生物副产物的方法和设备可以分批、准连续过程或连续过程进行。

在一个实施例中，在培养完成时(例如，在例如达到期望的细胞密度或特定代谢产物的密度时)除去所有微生物培养组合物。在该批次程序中，在收获第一批次后启动全新的批次。

在另一实施例中，在任何一次仅去除一部分发酵产品。在这个实施例中，具有活细胞、孢子、分生孢子、菌丝和/或菌丝体的生物质作为新培养批次的接种剂保留在容器中。被去除的组合物可以是无细胞的培养基或包含细胞、孢子或其它繁殖繁殖体和/或其组合。以这种方式，创建了准连续系统。

有利地，该方法不需要复杂的装备或高能耗。感兴趣的微生物可以就地小规模或大规模培养并利用，甚至仍与它们的培养基混合。

基于微生物的产品的制备

在一些实施例中，本发明提供了“微生物基产物”，所述“微生物基产物”是在实践中将被应用以实现期望结果的产物。微生物基产物可以简单地是从微生物培养过程中收获的微生物基组合物。或者，微生物基产物可以包含已经添加的另外成分。这些另外成分可以包括例如稳定剂、缓冲剂、载剂(例如水或盐溶液)、支持进一步微生物生长的附加营养物、有助于在其应用环境中追踪微生物和/或组合物的非营养素生长增强剂和/或试剂。微生物基产物还可以包含微生物基组合物的混合物。微生物基产物还可以包含已经以某种方式诸如但不限于过滤、离心、裂解、干燥、纯化等加工过的微生物基组合物的一种或多种组分。

本发明的一种微生物基产物仅仅是含有感兴趣的微生物体和/或由微生物体产生的微生物代谢物和/或任何残留营养物的发酵培养基。发酵产品无需提取或纯化即可直接使用。如果需要，可以使用文献中描述的标准提取和/或纯化方法或技术容易地实现提取和纯化。

微生物基产物中的微生物体可以呈活性或非活性形式。此外，可以从组合物中除去微生物，并利用残留的培养物。无需进一步稳定、保存和储存即可使用微生物基产物。有利地，这些微生物基产物的直接使用保持了微体生物的高活力，降低了被外来试剂和不希望有的微生物体污染的可能性，并维持了微生物生长副产物的活性。

可以将由微生物生长产生的微生物和/或培养基(例如肉汤或固体基质)从生长容器中除去，并通过例如管道进行转移以立即使用。

在一个实施例中，微生物基产物仅仅是微生物生长副产物。举例来说，微生物体产生的生物表面活性剂可以粗物质形式从浸没式发酵容器中收集，其在液体培育液中包含例如约50％纯生物表面活性剂。

在其它实施例中，微生物基产物(微生物、培养基或微生物和培养基)可以放置在适当大小的容器中，例如预期用途、预期的使用方法、发酵容器的大小以及从微生物生长设施到使用地点的任何运输方式。因此，放置微生物基组合物的容器可以是例如1加仑至1,000加仑或更大。在其它实施例中，容器是2加仑、5加仑、25加仑或更大。

举例来说，在从生长容器中收获酵母发酵产物时，当将收获的产物放置到容器中和/或用管道输送(或以其它方式运输以供使用)时，可以添加另外的组分。添加剂可以是例如缓冲剂、载剂、在相同或不同设施处生产的其它微生物基组合物、粘度调节剂、防腐剂、微生物生长营养物、追踪剂、溶剂、杀生物剂、其它微生物和特点用于预期用途的其它成分。

可以含于本发明的制剂中的其它合适的添加剂包括通常用于所述制备的物质。所述添加剂的实例包括表面活性剂、乳化剂、润滑剂、缓冲剂、溶解度控制剂、pH调节剂、防腐剂、稳定剂和抗紫外线剂。

在一个实施例中，产品可进一步包含缓冲剂，缓冲剂包括有机物和氨基酸或其盐。合适的缓冲剂包括柠檬酸盐、葡萄糖酸盐、酒石酸盐、苹果酸盐、乙酸盐、乳酸盐、草酸盐、天冬氨酸盐、丙二酸盐、葡庚糖酸盐、丙酮酸盐、半乳酸盐、葡糖酸盐、丙醇二醇盐、谷氨酸盐、甘氨酸、赖氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、半胱氨酸、精氨酸和它们的混合物。也可以使用磷酸和亚磷酸或其盐。适合使用合成缓冲剂，但是优选使用天然缓冲剂，例如上面列出的有机酸和氨基酸或其盐。

在另一个实施例中，pH调节剂包括氢氧化钾、氢氧化铵、碳酸钾或碳酸氢盐、盐酸、硝酸、硫酸或混合物。

在一个实施例中，制剂中可以包括额外组分例如盐的水性制剂，例如碳酸氢钠或碳酸钠、硫酸钠、磷酸钠或磷酸氢钠。

有利地，根据本发明，基于微生物的产品可以包括其中生长有微生物的肉汤。所述产品可以是例如按重量计至少1％、5％、10％、25％、50％、75％或100％的液体培养基。所述产品中生物质的量按重量计可以是例如0％至100％之间的任何值，包括其间的所有百分比。

任选地，产品可以在使用之前被储存。储存时间优选为短时。因此，储存时间可以小于60天、45天、30天、20天、15天、10天、7天、5天、3天、2天、1天或12小时。在优选实施例中，如果产品中存在活细胞，则将产品储存在冷温度下，例如低于20℃、15℃、10℃或5℃下。另一方面，生物表面活性剂组合物通常可以储存于周围温度下。

微生物基产物的本地生产

在本发明的某些实施例中，微生物生长设施以期望规模生产感兴趣的新鲜、高密度的微生物体和/或微生物生长副产物。微生物生长设施可以位于施用位置处或附近。所述设施在分批的、准连续的或连续的培养中生产高密度的微生物基组合物。

本发明的微生物生长设施可以位于将使用微生物基产物的位置(例如，自由放养的牛牧场)处。举例来说，微生物生长设施可以距使用位置小于300、250、200、150、100、75、50、25、15、10、5、3或1英里。

由于微生物基产物可以无需借助常规微生物生产的微生物体稳定、保存、储存和运输过程而在本地生产，所以可以产生密度高得多的微生物体，从而需要更小体积的微生物基产物以用于现场应用，或允许需要实现期望功效的密度高得多的微生物应用。这允许按比例缩小的生物反应器(例如，更小的发酵容器、更小的起始材料、营养物和pH控制剂的供应器)，这使得系统高效并且可以消除对使细胞稳定或将细胞从其培养基中分离的需要。微生物基产物的本地生产也有助于在产物中包括生长培养基。培养基可以含有在发酵期间产生的特别充分适用于本地使用的试剂。

本地生产的高密度、稳健的微生物培养物在现场比留在供应链中一段时间的微生物培养物更有效。与传统产品(其中，细胞已与发酵生长培养基中存在的代谢物和营养素分离)相比，本发明的基于微生物的产品是特别有利的。减少的运送时间允许根据本地需求以一定的时间和体积生产和递送新鲜批次的微生物和/或其代谢物。

本发明的微生物生长设施产生新鲜的微生物基组合物，所述组合物包含微生物本身、微生物代谢物和/或微生物在其中生长的培养基的其它组分。如果期望的话，组合物可以具有高密度的营养细胞或繁殖体、或营养细胞与繁殖体的混合物。

在一个实施例中，微生物生长设施位于将使用微生物基产物的位置(例如牧业生产设施)上或附近，优选地在300英里内、更优选地在200英里内、甚至更优选地在100英里内。有利地，这允许组合物被订做以在指定位置处使用。微生物基组合物的配方和效力可以在应用时针对特定的当地条件，例如正在接受治疗的动物物种；施用组合物时的季节、气候和/或一年中的时间；以及正在使用的模式和/或应用率来进行定制。

有利地，分布式微生物生长场所提供了依赖分布广的工业规模的生产商的针对当前问题的解决方案，这些生产商由于上游加工延迟、供应链瓶颈、存储不当和阻碍例如活的、高细胞计数的产物以及细胞最初在其中生长的相关培养基和代谢物的及时递送和应用的其它突发事件而致使产品质量受损。

此外，通过本地生产组合物，可以针对特定位置和应用时存在的条件实时调整配方和效力。这提供了优于在中心位置预制并且具有例如对于给定位置可能不是最佳的设定比率和配方的组合物的优点。

微生物生长设施因其能够订做微生物基产物以改进与目的地地区的协同作用而提供了制造多功能性。有利地，在优选实施例中，本发明的系统利用天然存在的本地微生物体和其代谢副产物的力量来改进GHG管理。

单个容器的培养时间可以是例如1至7天或更长时间。培养产物可以以多种不同方式中的任何一种来收获。

在例如发酵的24小时之内的本地生产和递送引致纯净的、高细胞密度的组合物并且大大降低了运输成本。鉴于在开发更有效和更强大的微生物接种剂方面有快速发展的前景，消费者将从这种快速递送微生物基产物的能力中大大受益。

减少大气温室气体排放物的方法

在优选实施例中，本发明提供用于减少甲烷、二氧化碳和/或其它有害大气气体和/或其前体(例如作为一氧化二氮的前体的氮气和氨)排放物的方法，其中将包含一种或多种有益微生物体和/或一种或多种微生物生长副产物的组合物施用于田地或牧场。优选地，组合物是根据本发明的实施例的多用途组合物。

在某些具体实施例中，牲畜是反刍动物。在一个具体实施例中，田地或牧场是牲畜的食物来源，食物包含草和/或牲畜在其上吃草的其它植物。将牲畜安置在田地或牧场吃草，从而除了进食牧场中的草和/或其它植物之外还进食所述组合物。

有利地，在优选实施例中，所述方法引起牲畜消化系统，特别是瘤胃中存在的产甲烷细菌和/或原生动物减少。在某些实施例中，所述方法还可以引起牛动物消化系统和/或废物中的甲烷、二氧化碳、其它有害大气气体和/或其前体例如氮气和/或氨(一氧化二氮前体)减少。

如本文所用，“减少”是指负改变，至少0.25％、0.5％、1％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％。

在一些实施例中，在相对短的时间段内，例如在动物进食组合物的1周、2周、3周或4周内实现期望减少。在一些实施例中，在采用本发明的方法之后例如1个月、2个月、3个月、4个月、5个月或6个月内实现期望减少。在一些实施例中，在采用本发明的方法之后1年、2年、3年、4年或5年内实现期望减少。

在一些实施例中，所述方法可以进一步包含在施用时添加材料以增强本发明的组合物的微生物体生长(例如，添加营养物和/益生元)。在一个实施例中，营养物源可以包括例如镁、磷酸盐、氮气、钾、硒、钙、硫、铁、铜、锌、蛋白质、维生素和/或碳的来源。在某些实施例中，可以向牛动物饲喂益生元来源，所述益生元来源可以包括例如干动物粗饲料、稻草、干草、苜蓿、谷物、饲料、草、水果、蔬菜、燕麦和/或作物残茬。

在一个实施例中，益生元源可以包括干动物粗饲料、稻草、干草、苜蓿、谷物、饲料、草、水果、蔬菜、燕麦、作物残茬、腐殖酸、腐植酸盐、富里酸和/或昆布提取物。

组合物还可以与其它作物管理系统组合使用，所述作物管理系统包括施用杀虫剂、除草剂、肥料和/或其它土壤改善剂。在优选实施例中，其它作物管理系统是环境友好的并且对人类或牲畜无害。

在一些实施例中，在施用组合物之前，所述方法包含针对当地条件评估牲畜、田地和/或牧场，确定针对当地条件进行定制的用于组合物的优选配方(例如，微生物体和/或生长副产物的类型、组合和/或比率)，并生产具有所述优选配方的组合物。

当地条件可以包括例如动物的年龄、健康状况、体型和种类；生产动物的目的(例如，肉、毛皮、纤维、蛋、劳动力、牛奶等)；畜群规模；动物肠道微生物群体内的物种；环境条件，例如GHG排放物的量和类型、当前气候和/或一年中的季节/时间；田间或牧场上生长的草和/或其它植物的种类；组合物的施用模式和/或速率以及被认为相关的其它条件。

在评估之后，可以确定用于组合物的优选配方以使得可以针对这些当地条件定制组合物。然后，培养组合物，优选在距施用位置(例如动物或牲畜生产设施)300英里内、优选地200英里内、甚至更优选地100英里内的微生物生长设施处培养组合物。

在一些实施例中，定期评估当地条件，例如每年一次、每两年一次或甚至每月一次评估。以这种方式，就可以根据需要实时修改组合物配方以满足变化当地条件的需要。

在一个实施例中，组合物作为液体或干燥产品施用。在一个实施例中，使用例如灌溉系统将组合物以液体或干燥形式撒播在田地或牧场上。另外，组合物可以使用手动撒布机例如撒播撒播机、液滴撒布机、手持撒布机或手持喷雾器来施用。

在示范性实施例中，将组合物溶解于水中并以1.0至10液体盎司/英亩或约1.5至约8液体盎司/英亩施用于田地或牧场上。

在示例性实施例中，每只动物食用的组合物的日剂量为约10mg至约10g或约15mg至约5g/100kg动物体重。

在某些实施例中，所述方法包含将组合物添加到提供给吃草动物的饮用水和/或作为补充剂的饲料中。在一些实施例中，将组合物施用于吃草田地或牧场以及饮用水和/或补充饲料。

在一个实施例中，将组合物配制到补充饲料中，其中将组合物添加到用于生产经过加工的湿和/或干动物饲料的标准生食品成分中。

在一些实施例中，本文所述的组合物可以与作为饮食补充剂的另一种饲料组合物共同施用。饮食补充剂可以具有任何合适的形式，例如肉汁、饮用水、饮料、酸奶、粉剂、颗粒剂、糊剂、悬浮剂、咀嚼剂、小块、液体溶液、零食、小吃点心、丸粒、丸剂、胶囊、锭剂、香囊或任何其它合适的递送形式。饮食补充剂可包含本发明的组合物以及任选的化合物例如维生素、矿物质、益生菌、益生元和抗氧化剂。在一些实施例中，饮食补充剂可以在被施用于动物之前与饲料组合物或与水或其它稀释剂一起混合。

根据本发明的方法，组合物的施用可以作为饮食方案的一部分执行，所述方案可以跨越从动物的分娩到成年生活范围的时间段。在某些实施例中，动物是年轻的或正在生长的动物。在一些实施例中，动物是衰老的动物。在其它实施例中，当动物达到其计划或预期寿命的超过约30％、40％、50％、60％或80％时开始施用，例如基于定期或延长定期基础施用。

在完成本发明的一个或多个目标所需的时间内，通过吃草田地或牧场并且任选地通过补充饲料和/或饮用水将本文所述的组合物施用于动物，所述目标例如为减少动物产生的甲烷排放物的量，而不会损害动物的生活质量、健康和福祉。

在某些实施例中，所述方法也可以用于通过增强碳封存来减少GHG，其中向田地或牧场的土壤接种组合物的一种或多种有益微生物体，并且有益微生物体促进田地或牧场的植物的生长和健康。

在一个实施例中，所述方法可用于向土壤和/或植物根际接种有益微生物体。本发明的组合物的微生物体可以促进有益微生物体例如菌根真菌在根和/或根际的定殖。

菌根是与植物共生相关的真菌，其中植物通过光合作用为真菌制造有机分子，并且真菌为植物提供土壤中的水分和营养物。菌根包括细胞内定植植物根组织的内生菌根真菌和细胞外定植根的外生菌根真菌。菌根包括例如球囊霉、无梗囊霉、丝核菌、管柄囊霉、内囊霉、内养囊霉、巨孢囊霉、硬囊霉、盾巨囊霉、粘滑菇属、乳菇属和鹅膏属。

在一些实施例中，多用途组合物可以包含一种或多种菌根真菌，从而用其直接接种根际。在一个具体实施例中，包含解淀粉芽孢杆菌、哈茨木霉和一种或多种菌根真菌的组合物可以对增强的植物生物质和碳封存产生改进的作用。

在一个实施例中，促进定植可以引起土壤微生物组的生物多样性改善。如本文所用，改善生物多样性是指增加土壤内微生物物种的多样性。优选地，生物多样性改善包含增加土壤中的需氧细菌物种、酵母物种和/或真菌物种与厌氧微生物体的比率。

在一个实施例中，土壤生物多样性改善促进营养物溶解和/或吸收增强。举例来说，某些需氧细菌物种可以酸化土壤并将NPK肥料溶解成植物可用形式。

在一个实施例中，结果可以是例如增强的植物碳利用可以呈例如增加的植物的地上和地下生物质的形式，包括例如增加的叶子体积、增加的茎和/或树干直径、增强的根生长和/或密度和/或增加的植物数量。在一个实施例中，这通过例如利用增加根际的营养物和/或水分保持特性来提高植物根在其中生长的根际的整体宜居性来实现。

在一个实施例中，结果可以是例如呈例如增加的植物根生长、增加的微生物体对植物分泌的有机化合物(包括来自植物根的分泌物)的吸收和改善的微生物土壤定殖的形式的增加的土壤封存。

在一些实施例中，牧业生产者可以利用本发明的方法来减少碳信用使用。因此，在某些实施例中，本发明的方法可以进一步包含进行测量以评估所述方法对减少甲烷、二氧化碳和/或其它有害大气气体和/或其前体(例如氮气和/或氨)生成的作用；评估所述方法对控制牲畜消化系统和/或废物中的产甲烷菌和/或原生动物的作用；和/或评估所述方法对封存田地或牧场的土壤中的碳的作用。

这些测量可以根据所属领域中已知的方法进行(参见例如Storm等人2012年，通过引用的方式并入本文中)，所述方法包括例如气体捕获和定量、色谱、呼吸室(其测量单独动物呼出的甲烷的量)和体外气体生产技术(其中饲料在受控实验室和微生物条件下发酵以测定每克干物质排放的甲烷和/或一氧化二氮的量)。测量还可以以测试动物微生物群体的形式出现，所述测试例如通过对牛奶、粪便和/或胃内容物进行取样并使用例如DNA测序和/或细胞涂铺来测定存在于其中的产甲烷微生物的数量。

测量可以在施用组合物之后的某个时间点进行。在一些实施例中，测量在约1周或更短时间、2周或更短时间、3周或更短时间、4周或更短时间、30天或更短时间、60天或更短时间、90天或更短时间、120天或更短时间、180天或更短时间和/或1年或更短时间之后进行。

此外，可以随时间推移重复测量。在一些实施例中，每天、每周、每月、每两月、每半月、每半年和/或每年重复测量。

实例

通过以例示的方式给出的以下实例可以更好地理解本发明和其许多优点。以下实例例示了本发明的一些方法、应用、实施例和变体。不应认为它们是对本发明的限制。可以关于本发明作出许多改变和修改。

实例1–体外测试

筛选根据本发明的实施例的组合物减少牛的肠道甲烷和二氧化碳排放物的能力。用牛瘤胃液、人工唾液、1g瘤胃固体、1g超基础日粮和1体积％处理组合物填充二十四个容器。执行一式三份的八次处理，包括一式三份的一次对照。处理包括：

0–对照

1–解淀粉芽孢杆菌

2–平菇

3–布拉酵母

4–解淀粉芽孢杆菌+平菇

5–解淀粉芽孢杆菌+布拉酵母

6–平菇+布拉酵母

7–解淀粉芽孢杆菌+平菇+布拉酵母

24小时后，测量从每个容器收集的甲烷、二氧化碳和总气体体积(ml/gDM)的量。

图1显示了甲烷结果。与对照相比，包含解淀粉芽孢杆菌的处理1显示甲烷气体的平均量减少78％(p＝0.05)。与对照相比，包含布拉酵母和平菇的处理6显示甲烷气体的平均量减少69％(p＝0.03)。

图2显示了二氧化碳减少结果。与对照相比，包含解淀粉芽孢杆菌的处理1显示二氧化碳气体的平均量的最大减少，而包含布拉酵母和平菇的处理6显示下一个最大减少。

参考文献

西澳政府(Government of Western Australia.)(2018年).《碳农业：使用饲料添加剂减少牛的甲烷排放物(Carbon farming:reducing methane emissions from cattleusing feed additives)》.https://www.agric.wa.gov.au/climate-change/carbon-farming-reducing-methane-emissions-cattle-using-feed-additives.(《碳农业2018(Carbon Farming 2018)》)。

Gerber,P.J.,等人(2013年).《通过牲畜应对气候变化——对排放物和缓解机会的整体评估(Tackling climate change through livestock–A global assessment ofemissions and mitigation opportunities)》.罗马的联合国粮食及农业组织(Food andAgriculture Organization of the United Nations,Rome).2019年4月5日查看.http://www.fao.org/3/i3437e/i3437e.pdf.(“Gerber等人2013年”)。

Pidwirny,M.(2006年).《碳循环(The Carbon Cycle)》.《自然地理学基础(Fundamentals of Physical Geography)》,第2版.2018年10月1日查看.http://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.html.(“Pidwirny 2006年”)。

Storm,Ida M.L.D.,A.L.F.Hellwing,N.I.Nielsen和J.Madsen.(2012年).《测量和估算反刍动物的甲烷排放物的方法(Methods for Measuring and Estimating MethaneEmission from Ruminants)》.《动物(Animals)》(Basel).6月.2(2):160-183.doi:10.3390/ani2020160。

美国国家环境保护局(United States Environmental Protection Agency).(2016年).《美国气候变化指标(Climate Change Indicators in the United States)》.https://www.epa.gov/sites/production/files/2016-08/documents/climate_indicators_2016.pdf.(《EPA报告2016(EPA Report 2016)》)。

美国国家环境保护局(United States Environmental Protection Agency).(2016年).《温室气体概述(Overview of Greenhouse Gases)》.温室气体排放物.

https://www.epa.gov/ghgemissions/overview-greenhouse-gases.(《温室气体排放物2016(Greenhouse Gas Emissions 2016)》)。

Claims (37)

1.一种用于减少肠道有害大气气体和/或其前体的方法，所述方法包含将包含一种或多种有益微生物体和/或一种或多种微生物生长副产物的组合物施用到田地或牧场，所述田地或牧场包含草和/或牲畜在其上吃草的其它植物，并将所述牲畜安置在所述田地或牧场吃草，

其中，所述牲畜除了所述草和/或其它植物之外还进食所述组合物，并且其中，所述一种或多种有益微生物体选自：解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens、平菇Pleurotus ostreatus、香菇Lentinula edodes、绿色木霉Trichoderma viridae、异常威克汉姆酵母Wickerhamomyces anomalus、酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae、布拉酵母Saccharomyces boulardii、熊蜂生斯塔莫酵母Starmerella bombicola、季也蒙迈耶氏酵母Meyerozyma guilliermondii、西方毕赤酵母Pichia occidentalis、红曲霉菌Monascuspurpureus、顶头孢霉Acremonium chrysogenum、黄色粘球菌Myxococcus xanthus、枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis和地衣芽孢杆菌Bacillus licheniformis。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述牲畜是反刍动物。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一种或多种有益微生物体中的至少一种是解淀粉芽孢杆菌菌株。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述解淀粉芽孢杆菌菌株是解淀粉芽孢杆菌“B.amyloliquefaciens NRRL B-67928”/“B.amy”。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一种或多种微生物体是解淀粉芽孢杆菌、平菇和/或布拉酵母。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一种或多种微生物体和/或微生物生长副产物是HMG-CoA还原酶抑制剂。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一种或多种微生物生长副产物是洛伐他汀lovastatin和/或其它他汀类。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一种或多种生长副产物是缬氨酸。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一种或多种生长副产物是生物表面活性剂。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述生物表面活性剂是选自槐糖脂、鼠李糖脂、甘露糖赤藓糖醇酯、纤维二糖脂和海藻糖脂的糖脂。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述生物表面活性剂是选自表面活性素、伊枯草菌素、粘液菌素、节杆菌脂肽、丰原素和地衣素的脂肽。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一种或多种微生物生长副产物是酶。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述酶是植酸酶和/或杀手毒素。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一种或多种微生物生长副产物是丙酸。

15.根据权利要求1所述的方法，其中，施用所述微生物生长副产物不与所述一种或多种有益微生物体一起。

16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一种或多种微生物生长副产物是经过纯化的。

17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述微生物生长副产物呈粗物质形式，所述粗物质形式包含产生所述生长副产物的微生物体发酵产生的上清液。

18.根据权利要求1所述的方法，进一步包含将益生元与所述一种或多种有益微生物体和/或一种或多种微生物生长副产物一起施用，其中，所述益生元是干动物粗饲料、稻草、干草、苜蓿、谷物、饲料、草、水果、蔬菜、燕麦、作物残茬、昆布提取物、腐殖酸、富里酸和/或腐植酸盐。

19.根据权利要求1所述的方法，进一步包含将饱和长链脂肪酸与所述一种或多种有益微生物体和/或一种或多种微生物生长副产物一起施用，其中，所述饱和长链脂肪酸是硬脂酸、棕榈酸和/或肉豆蔻酸。

20.根据权利要求1所述的方法，进一步包含将萌发增强剂与所述一种或多种有益微生物体和/或一种或多种微生物生长副产物一起施用，其中，所述萌发增强剂是L-丙氨酸、L-亮氨酸或锰。

21.根据权利要求1所述的方法，进一步包含将一种或多种以下组分与所述一种或多种有益微生物体和/或一种或多种微生物生长副产物一起施用：海藻紫杉状海门冬Asparagopsis taxiformis；昆布kelp；3-硝基氧基丙醇；蒽醌；选自莫能菌素和拉沙里菌素的离子载体；选自皂苷和单宁的多酚；有机硫；大蒜提取物；选自槲皮素、芦丁、山奈酚、柚皮苷和花青素的类黄酮；从绿色柑橘类水果、玫瑰果和/或黑醋栗中分离的生物类黄酮；羧酸；和选自d-柠檬烯、蒎烯和柑橘类提取物的萜烯。

22.根据权利要求1所述的方法，进一步包含将所述一种或多种微生物体和/或一种或多种微生物生长副产物一起施用于所述牲畜所进食的饮用水和/或补充饲料。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，将所述一种或多种微生物体和/或一种或多种微生物生长副产物与用于生产经过加工的干动物饲料的原料混合，并且其中，对其中混合有所述组合物的所述原料成分进行加工和/或蒸煮以形成小块、丸粒、粗粒、饼状物、坚果、零食或饼干。

24.根据权利要求1所述的方法，其中，存在于所述牲畜消化系统中的产甲烷微生物体受到控制。

25.根据权利要求1所述的方法，用于增强所述田地或牧场的土壤中的植物和微生物生物质，从而在所述田地或牧场中产生碳汇。

26.根据权利要求1所述的方法，其中，所述有害大气气体是甲烷或二氧化碳。

27.根据权利要求1所述的方法，其中，所述有害大气气体前体是氮气和/或氨气。

28.根据权利要求1所述的方法，进一步包含评估所述方法对减少所述牲畜消化系统和/或废物中的肠道有害大气气体排放物和/或其前体的作用。

29.根据权利要求1所述的方法，进一步包含评估所述方法对控制所述牲畜消化系统和/或废物中的产甲烷细菌和/或原生动物的作用。

30.根据权利要求1所述的方法，进一步包含评估所述方法对封存所述田地或牧场中的碳的作用。

31.根据权利要求1所述的方法，用于减少参与牧业生产的经营者所使用的碳信用的数量。

32.一种用于减少有害大气气体排放物和/或其前体的组合物，所述组合物包含一种或多种有益微生物体和/或一种或多种微生物生长副产物，

其中，所述一种或多种有益微生物体是解淀粉芽孢杆菌、平菇、香菇、绿色木霉、异常威克汉姆酵母、酿酒酵母、布拉酵母、熊蜂生斯塔莫酵母、季也蒙迈耶氏酵母、西方毕赤酵母、红曲霉菌、顶头孢霉、黄色黏球菌、枯草芽孢杆菌和/或地衣芽孢杆菌，并且

其中，所述组合物被配制成供牲畜进食。

33.根据权利要求32所述的组合物，进一步包含选自干动物粗饲料、稻草、干草、苜蓿、谷物、饲料、草、水果、蔬菜、燕麦或作物残茬的益生元。

34.根据权利要求32所述的组合物，进一步包含用于补充所述牲畜的营养需要并促进牛类动物的健康和/或福祉的营养物，其中，所述营养物是氨基酸、肽、蛋白质、维生素、微量元素、脂肪、脂肪酸、脂质、碳水化合物、固醇、酶、钙、镁、磷、钾、钠、氯、硫、铬、钴、铜、碘、铁、锰、钼、镍、硒和/或锌的来源。

35.根据权利要求32所述的组合物，进一步包含选自硬脂酸、棕榈酸和肉豆蔻酸的饱和长链脂肪酸。

36.根据权利要求32所述的组合物，进一步包含选自L-丙氨酸、L-亮氨酸和锰的萌发增强剂。

37.根据权利要求32所述的组合物，进一步包含一种或多种以下组分：海藻紫杉状海门冬；昆布；3-硝基氧基丙醇；蒽醌；选自莫能菌素和拉沙里菌素的离子载体；选自皂苷和单宁的多酚；有机硫；大蒜提取物；选自槲皮素、芦丁、山奈酚、柚皮苷和花青素的类黄酮；从绿色柑橘类水果、玫瑰果和/或黑醋栗中分离的生物类黄酮；羧酸；和选自d-柠檬烯、蒎烯和柑橘类提取物的萜烯。

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