CN1201373A - 动物饲料添加剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及包含半乳聚糖酶的动物饲料添加剂。更具体地说,本发明涉及包含阿拉伯半乳聚糖内-1,4-β-半乳糖苷酶和/或阿拉伯半乳聚糖内-1,3-β-半乳糖苷酶的动物饲料添加剂。
Description
技术领域
本发明涉及包含半乳聚糖酶的动物饲料添加剂。更具体地说,本发明涉及包含阿拉伯半乳聚糖内-1,4-β-半乳糖苷酶和/或阿拉伯半乳聚糖内-1,3-β-半乳糖苷酶的动物饲料添加剂。
背景技术
传统的动物饲料食物(例如用于猪和家禽的)主要以谷物和大豆粗粉为基础。然而,近年来对替代性产物(如豌豆、蚕豆、向日葵粗粉、油菜籽粗粉、羽扇豆属植物、谷物副产物以及甜菜块根)用途的兴趣不断增加。在这些产物(例如向日葵粗粉、油菜籽粗粉、羽扇豆属植物、谷物副产物以及甜菜块根)中,可消化性较低常常限制它们允许加入到动物饲料中的数量。这种可消化性较低是与这些产物中的主要由非淀粉多糖构成的碳水化合物组分的组合物有关。非淀粉多糖在小肠中不能被单胃动物的消化酶降解,因此它们不能提供给动物全部的潜在能量。已知水解这些多糖要解决两个问题,一个是动物的福利,另一个涉及到生产中改进的经济性。
改善饲料质量的酶是通过改进饲料的可消化性而能够增加饲料利用率的酶。改善饲料质量的酶通过改进饲料组分的可消化性来发挥作用。可以通过降解谷物和植物蛋白质中的多糖和低聚糖来达到改进的目的。
已知改善饲料质量的酶包括α-半乳糖苷酶、植酸酶、β-葡聚糖酶、蛋白酶、纤维素酶和木聚糖酶。然而,从来没有提出过使用半乳聚糖酶和β-半乳糖苷酶作为改善饲料质量的酶。
发明概述
现在已经发现命名为半乳聚糖酶的一组酶加入动物饲料特别有益,尤其是当和一种或多种其它的改善饲料质量的酶一起加入的时候。
因此,在第一个方面本发明提供了含有有效量的半乳聚糖酶的动物饲料添加剂。
在另一方面本发明提供了由动物日常饮食改进能量摄取的方法,这种方法包括向单胃动物补充本发明的动物饲料添加剂。
在另一个方面,本发明提供了动物饲料的预处理方法,通过这种方法动物饲料受到半乳聚糖酶的作用。
附图的简要描述
通过参考附图进一步说明了本发明,其中:
图1显示半乳聚糖酶和乳糖酶对半乳聚糖的降解。
本发明的详尽公开内容动物饲料添加剂
本发明提供了一种含有有效量的半乳聚糖酶的动物饲料添加剂。在一个优选的实施方案中,这种半乳聚糖酶是阿拉伯半乳聚糖内-1,4-β-半乳糖苷酶(EC 3.2.1.89)。在另一个优选的实施方案中,所说的半乳聚糖酶是阿拉伯半乳聚糖内-1,3-β-半乳糖苷酶(EC 3.2.1.90)。在第三个优选的实施方案中,动物饲料添加剂含有有效量的阿拉伯半乳聚糖内-1,4-β-半乳糖苷酶和阿拉伯半乳聚糖内-1,3-β-半乳糖苷酶。
在本发明中,动物饲料添加剂是含有改善饲料质量的酶(饲料酶)和合适的载体和/或赋形剂的酶制剂,并且这种酶制剂是以适合于加入到动物饲料中的形式提供的。可以按照本领域公知的方法制备本发明的动物饲料添加剂,所说的饲料添加剂可以是干燥或者液态形式的制剂。可以按照本领域熟知的方法将包含在制剂中的酶进行或者不进行稳定化处理。稳定的酶制剂也可以认为是受保护的或者稳定的酶系统。
在特定的实施方案中,本发明的动物饲料添加剂是可以很容易地和饲料组分混合的颗粒状酶产物,或者更优选的是形成预混料的组分。颗粒状的酶产物可以包衣或者不包衣。酶颗粒的粒度优选的是与饲料和预混组分的粒度一致的。这就提供了一种安全和方便的将酶加入饲料的方式。
在另一个特定的实施方案中,本发明的动物饲料添加剂是一种稳定的液态组合物,其可以是一种含水或者油基质的浆液。在这种液态组合物形成球状后,可以加入到也可以不加入到动物饲料组合物中。
在另一优选的实施方案中,本发明提供了一种动物饲料添加剂,这种动物饲料添加剂另外还含有有效量的一种或多种改善饲料质量的酶,特别是选自由β-半乳糖苷酶、特别是乳糖酶、α-半乳糖苷酶、植酸酶、β-葡聚糖酶、甘露聚糖酶、木聚糖酶、蛋白酶、纤维素酶或者其它水解酶组成的组中的酶。
在最优选的实施方案中,本发明提供了只含有半乳聚糖酶和乳糖酶的动物饲料添加剂。在动物饲料中,多糖(如半乳聚糖和阿拉伯半乳聚糖)与鼠李半乳聚糖(果胶基质的主要成分)结合。半乳聚糖酶能够切开那些结合键,产生半乳糖的单糖、半乳糖的二聚体(gal-gal)和各种多糖。这些糖中只有半乳糖是可直接代谢的。通过加入乳糖酶,半乳糖中的二聚体水解,产生更多的半乳糖的单糖和更好的能应用于饲料的物质。微生物来源
可以从任何能够使用的来源得到所使用的按照本发明的酶。优选的酶是具有微生物起源的酶,特别是细菌、真菌或者酵母起源的酶。
所说的酶可以由通过使用任何合适的技术而得到的来源产生。尤其是可以通过合适的营养培养基中的微生物发酵,然后通过本领域熟知的方法分离来获得植酸酶。
也可以通过重组DNA技术获得酶。按照这种方法,可以通过本领域熟知的一般方法获得酶,例如分离编码所说酶的DNA片段;在适当的质粒载体中将DNA片段与适当的表达信号结合;把质粒载体引入到合适的宿主(即大肠杆菌、或芽孢杆菌属(Bacillus)、曲霉属(Aspergillus)或者链霉菌属(Streptomyces)的成员)中,作为自主复制质粒或者整合到染色体上;在使所说的酶表达的条件下培养宿主有机体;和从培养基中回收所说的酶。
用于培养的肉汤或者培养基可以是适合于所说的宿主细胞生长的任何常规培养基,也可以按照现有技术的原则配制而成。优选的是培养基含有碳和氮源以及其它的无机盐。合适的培养基(例如基本或者复合培养基)可以从供应商那里得到或者可以按照公开的配方(receipts)(例如美国典型培养物保藏中心(ATCC)菌株目录)来制备。
在培养后,通过分离和纯化蛋白质的常规方法从培养基肉汤中回收所说的酶。公知的纯化方法包括通过离心或过滤从培养基分离细胞、使用盐(如硫酸铵)沉淀出培养基的蛋白质组分和层析方法(例如离子交换层析、凝胶过滤层析、亲和层析等)。
在按照本发明的方法使用之前,优选地通过过滤和超滤处理含有酶的发酵肉汤。而且所说的酶可以作为一种或多种单组分制剂或者复合酶制剂。
按照本发明的半乳聚糖酶可以是任何来源的。在一个优选的实施方案中,半乳聚糖酶来自丝状真菌。优选的丝状真菌是子囊菌亚门(例如属于Loculomycetes、盘菌纲、不整囊菌纲、半子囊菌纲、核菌纲和裸囊菌纲的属)。在更优选的实施方案中,真菌是属于不整囊菌纲的子囊菌纲,更具体地说是散囊菌科、发菌科、曲霉属;或者是属于核菌纲的子囊菌,更具体地说是粪壳科或毛壳菌科;或者所说的丝状真菌是属于有丝分裂孢子型核菌纲的子囊菌,更具体地说是腐质霉属和毁丝霉属。在其它优选的实施方案中,丝状真菌是担子菌,特别是属于拟膜菌纲的担子菌(花耳目、木耳目、鸡油菌目、胶膜菌目、蘑菇目、非褶菌目),更具体地说是非褶菌目或多孔菌科,更具体地说是Meripilus。
在最优选的实施方案中,半乳聚糖酶来自曲霉属的菌株,特别是棘孢曲霉和黑曲霉;来自芽孢杆菌属的菌株,特别是枯草芽孢杆菌变种amylosacchariticus;来自腐质霉属的菌株,特别是Humicola insolens;来自毁丝霉属的菌株,特别是myceliophthora thermophilum;来自青霉属的菌株,特别是桔青霉;或者来自Thermomyces的菌株,特别是Thermomyces lanugimosus。
细菌半乳糖苷酶来自大肠杆菌的菌株和芽孢杆菌属的菌株,特别是嗜热脂肪芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌。真菌的半乳糖苷酶来自链孢霉属、根霉菌属和曲霉属的菌株。半乳糖苷酶也可以来自于酵母,特别是来自酿酒酵母(Saccharomyces cereviciae)的菌株和油脂酵母(Saccharomycesoleaginosus)的菌株。在本发明优选的实施方案中,半乳糖苷酶来自米曲酶(Aspergillus oryzae)的菌株、无花果曲霉(Aspergillus ficuum)的菌株、棘孢曲霉(Aspergillus aculeatus)的菌株或者黑曲霉(Aspergillusniger)的菌株。
植酸酶可以来自真菌菌株,特别是曲霉属的菌株,例如黑曲霉、米曲酶、无花果曲霉、泡盛曲霉、构巢曲霉、土曲霉。最优选的是来自黑曲霉菌株或米曲酶菌株的植酸酶。植酸酶也可以来自细菌菌株,特别是芽孢杆菌菌株或假单胞菌属(Pseudomonas)的菌株。优选的植酸酶来自枯草芽孢杆菌的菌株。最后,植酸酶可以来自酵母,特别是克鲁维酵母属的菌株或者酵母属的菌株。优选的植酸酶来自酿酒酵母的菌株。
β-葡聚糖酶可以来自曲霉属的菌株,特别是棘孢曲霉、腐质霉属的菌株(特别是Humicola insolens);Thermomyces的菌株,特别是Thermomyceslanuginosus;或者木霉属(Trichoderma)的菌株。
木聚糖水解酶(xylanolytic enzyme)来自曲霉属的菌株、芽孢杆菌的菌株(特别是Bacillus agaradherens或短小芽孢杆菌(Bacilluspumilus))、网球菌属(Dictyoglomus)的菌株、腐质霉属的菌株、Rhodothermus的菌株、栖热袍菌属(Thermotoga)的菌株、Thermomyces的菌株,特别是Thermomyces lanuginosus、或者木霉属的菌株。
在本发明中,“衍生的酶”指由特定菌株天然产生的酶(或者从所说的菌株中回收,或者由此菌株中分离的DNA序列编码)和在用所说的DNA序列转化的宿主有机体中产生的酶。提高能量摄取的方法
另一方面,本发明也涉及本发明的动物饲料添加剂在提高从供给单胃动物的日常饮食中摄取能量的用途。
在本发明中,单胃动物包括家禽,特别是适合于烤焙的小鸡、生蛋的鸡和火鸡、猪(特别是小猪)及幼牛。
按照这种方法,将本发明的动物饲料添加剂在日常饮食之前或同时补充给动物。优选地,本发明的动物饲料添加剂与日常饮食同时补充给单胃动物。在更优选的实施方案中,将动物饲料添加剂以粒状或者稳定的液体形式加入到日常饮食中。
在另一个优选的实施方案中,日常饮食包括大量豆类(特别是大豆、羽扇豆属植物、豌豆和/或蚕豆)、十字花科类(特别是油菜籽)。
在另一个优选的实施方案中,日常饮食还包括大量的谷物,优选的是大麦、小麦、黑麦、玉米、稻米和/或高粱。
以足以降解不消化的多糖的量加入改善饲料质量的酶。目前考虑使用的酶量相当于活性为每千克动物饲料含有大约0.1-大约10mg酶蛋白质,优选的是每千克动物饲料含有大约0.1-大约5mg酶蛋白质。动物饲料的预处理
另一方面,本发明提供了动物饲料预处理的方法,通过这种方法所说的动物饲料受到半乳聚糖酶的作用。优选的半乳聚糖酶是阿拉伯半乳聚糖内-1,4-β-半乳糖苷酶或者阿拉伯半乳聚糖内-1,3-β-半乳糖苷酶。
在本发明的优选的实施方案中,所说的方法还包括用有效量的一种或多种酶处理所说的动物饲料,所说的酶选自由β-半乳糖苷酶(特别是乳糖酶)、α-半乳糖苷酶、植酸酶、β-葡聚糖酶和/或木聚糖酶组成的组。
实施例
另外,用下列实施例具体说明本发明,这些实施例无意于以任何方式将本发明限制在权利要求的范围内。
实施例1
通过乳糖酶降解半乳聚糖的水解产物
按照Labavitch等(生物化学杂志,1976 251 5904-5910)描述的方法从大豆中分离半乳聚糖。向溶解在0.1M乙酸钠缓冲液(pH5.0)的1%分离的大豆半乳聚糖溶液中加入半乳聚糖酶(内-1,4-β-半乳糖苷酶,按照WO92/13945从棘孢曲霉中获得,具体参见实施例3),30℃下过夜温育。热灭活半乳聚糖酶后,向1毫升半乳聚糖降解产物中加入10毫升1%sumilactase溶液(SumilactTM,产品号40303-01,购于Shinihon(日本)),30℃下过夜温育。
如Christgau等(当代遗传学1995 27 135-141)的描述通过高效大小排阻层析监测降解(图1)。此图表明由半乳聚糖酶作用产生的水解产物还可以由乳糖酶的作用进一步降解。这样,乳糖酶增加了可以消化的半乳糖的量,同时明显减少了不能消化的半乳二糖、较高级的寡聚物和多聚物的量。
实施例2
实际可代谢的能量
使用用于检测饲料中实际可代谢的能量(TME)的生物测定方法(由Sibbald (Sibbald I R;家禽科学1976 55 303-308)描述,并由Dale &Fuller(Dale N和Fuller H L;家禽科学1984 63 1008-1012)改进),检测半乳聚糖酶(内-1,4-β-半乳糖苷酶,按照WO 92/13945获得,具体参见实施例3)、乳糖酶(SumilactTM,产品号40303-01,购于Shinihon(日本))和两者酶的混合物对由动物饲料组合物中的能量摄取的作用。
在这些实验中,基本的日常饮食饲料组合物是大豆粗粉。其中每千克大豆粗粉包含0.2克(实验A)或1.0克(实验B)的半乳聚糖酶,每千克大豆粗粉还含0.1克(实验A)或0.5克(实验B)的乳糖酶。
在实验A中,总共使用了34只成年公鸡,在实验B中总共使用了42只成年公鸡。在实验前,使这些鸟饥饿21小时,以便清空它们的消化道。实验前,将这些鸟分别称重,然后强迫它们食用一定量的饲料。喂饲后,将这些鸟放回笼子,并收集排泄物。
正好在强迫喂饲后48小时,将鸟再一次称重,定量收集排泄物。将排泄物冷冻,冷冻干燥,使之与大气湿度达到平衡,称重,研磨成粉末。使用热量计分别分析粉末饲料和排泄物样品的总能量。以供应饲料的能量和排泄物能量的差异表示的结果列于下表1和2。
表1
实际可代谢的能量(TME)
带有不同下脚标的数值之间存在明显的差异(P<0.05)
处理 | 剂量(g/kg) | 动物的数目(N) | TME(kcal/kg)/改进 |
基本日常饮食(B) | - | 8 | 3152(a) |
B+乳糖酶 | 0.1 | 9 | 3039(b)/-3.6% |
B+半乳聚糖酶 | 0.2 | 9 | 2849(c)/-9.6% |
B+乳糖酶+半乳聚糖酶 | 0.1+0.2 | 8 | 3281(a)/+4.1% |
表2
实际可代谢的能量(TME)
带有不同下脚标的数值之间存在明显的差异(P<0.05)
处理 | 剂量(g/kg) | 动物的数目(N) | TME(kcal/kg)/改进 |
基本日常饮食(B) | - | 11 | 3003(b) |
B+乳糖酶 | 0.5 | 11 | 3006(b)/+0.1% |
B+半乳聚糖酶 | 1.0 | 9 | 3058(b)/+1.8% |
B+乳糖酶+半乳聚糖酶 | 0.5+1.0 | 11 | 3212(a)/+7.0% |
实施例3
表观可代谢的能量
使用经典的表观可代谢能量(AME)测定来检测所说的酶对基本日常饮食的营养价值的作用,以便评价可供鸟利用的规定的食物中的能量。以含有高粱(64%)和大豆粗粉(30%)的实验基本日常饮食进行AME研究。
在控温鸡舍的底面栅栏中将商品适合于烤焙的小鸡(InghamTM IM98)从孵化饲养到24日龄。用商业起始饲料(starter feed)喂养这些鸟21天,然后用商业终止饲料(finisher feed)喂养。将这些小鸡分5组称重,然后转移到同一鸡舍另一室的48个代谢笼中。用实验日常饮食喂饲7天(1-7天)。头三天(1-3天)使小鸡适应笼子和饲料。在这一时期内测量饲料的摄取。在接下来的4天(4-7天)中,测量饲料的摄取,收集所有的排泄物并进行干燥。在第5天通过在90℃下过夜干燥测量收集的排泄物的湿度。每一种日常饮食试验25只鸟。
通过在105℃下过夜干燥,测量高粱、颗粒饲料和粉碎饲料样品的干物质(DM)含量。使用Parr isoperibol炸弹热量计测量排泄物和粉碎饲料的总能量(GE)值。通过Kjeltec消化方法、蒸馏和滴定测量饲料和排泄物样品中的氮含量。
在这种实验中,每千克饲料中含有半乳聚糖酶6.7ml,每千克饲料中含有乳糖酶3.3ml
以供应饲料的能量和排泄物能量的差异表示的结果列于下表3。
表3
表观可代谢能量(AMEn)
带有不同下脚标的数值之间存在明显的差异(P<0.05)
处理 | 剂量(ml/kg) | 动物的数目(N) | TME(kcal/kg)/改进 |
基本日常饮食(B) | - | 125 | 12.18bc |
B+乳糖酶 | 3.3 | 125 | 12.07c/-0.9% |
B+半乳聚糖酶 | 6.7 | 125 | 12.36abc/+1.5% |
B+乳糖酶+半乳聚糖酶 | 3.3+6.7 | 125 | 12.65a/+3.9% |
Claims (19)
1.一种动物饲料添加剂,这种添加剂包含有效量的半乳聚糖酶。
2.按照权利要求1的动物饲料添加剂,其中的半乳聚糖酶是阿拉伯半乳聚糖内-1,4-β-半乳糖苷酶。
3.按照权利要求1的动物饲料添加剂,其中的半乳聚糖酶是阿拉伯半乳聚糖内-1,3-β-半乳糖苷酶。
4.按照权利要求1-3任一之动物饲料添加剂,这种添加剂还包含有效量的一种或多种酶,所说的酶选自由β-半乳糖苷酶、α-半乳糖苷酶、植酸酶、β-葡聚糖酶和木聚糖酶组成的组
5.按照权利要求4的动物饲料添加剂,其中的β-半乳糖苷酶是乳糖酶。
6.按照权利要求1-5任一之动物饲料添加剂,这种添加剂是以粒状或者稳定的液体形式提供的。
7.按照权利要求1-6任一之动物饲料添加剂,这种添加剂包含的半乳聚糖酶的量相当于每克添加剂中含有大约0.1-10mg酶蛋白质。
8.一种改进动物日常饮食中能量摄取的方法,这种方法包括向单胃动物补充按照权利要求1-7任一之动物饲料添加剂。
9.按照权利要求8的方法,其中的单胃动物是家禽特别是适合于烤焙的小鸡、生蛋的鸡或者火鸡、猪特别是小猪或者年幼的小牛。
10.按照权利要求8-9任一之方法,其中的动物饲料添加剂是在日常饮食之前或同时补充的。
11.按照权利要求8-10任一之方法,其中的饲料添加剂是加入到日常饮食中的,理想的添加剂是粒状或者稳定的液体。
12.按照权利要求8-11任一之方法,其中的日常饮食包含足量的豆类,特别是大豆、羽扇豆属植物、豌豆和/或蚕豆和十字花科类,特别是油菜籽。
13.按照权利要求12的方法,其中的日常饮食还包含足量的谷类,优选的是大麦、小麦、黑麦、玉米、稻米和/或高粱。
14.按照权利要求8-13任一之方法,其中以相当于每千克动物饲料含有大约0.01至大约10mg酶蛋白质活性的量补充半乳聚糖酶。
15.一种动物饲料预处理的方法,通过这种方法动物饲料受到半乳聚糖酶的作用。
16.按照权利要求15的方法,其中的半乳聚糖酶是阿拉伯半乳聚糖内-1,4-β-半乳糖苷酶。
17.按照权利要求15的方法,其中的半乳聚糖酶是阿拉伯半乳聚糖内-1,3-β-半乳糖苷酶。
18.按照权利要求15-17任一之方法,这种方法还包括用有效量的一种或多种酶处理所说的动物饲料,所说的酶选自由β-半乳糖苷酶、α-半乳糖苷酶、植酸酶、β-葡聚糖酶和木聚糖酶组成的组。
19.按照权利要求18的方法,其中的β-半乳糖苷酶是乳糖酶。
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