CN1346239A - 铬－羟酸饲料添加剂 - Google Patents

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Abstract

铬离子与选自甲酸根、苹果酸根以及富马酸根的羧酸根离子的组合是一种对反刍动物有效的饲料添加剂并能改善它们的生长速率、饲养效率、身体组成以及奶产量。

Description

铬-羧酸饲料添加剂
                        技术领域
本发明涉及用于反刍动物的饲料添加剂。
                        背景技术
反刍动物是指反刍亚目类有蹄、偶趾类哺乳动物，它们具有一分为四的胃腔及咀嚼含有反胃的被部分消化食物。常见的反刍动物包括牛、绵羊、山羊、鹿及长颈鹿。其中，对人类最重要的是牛、绵羊和山羊，因为全世界都在饲养它们以供家用和谋利。
因为对动物的生长速率、身体组成、以及成熟雌性动物的产奶量具有主要的影响力，提供反刍类家畜的食物是很重要的。在过去的几十年中，向植物类饲料中添加各种微量营养物质变得越来越普遍。大量用于反刍动物的饲料添加剂已经被公开。
铬是原子序数为24的金属元素并已用作饲料添加剂。在1996年发表于Canadian Journal of Animal Science的一篇题为“铬的添加对Holstein母牛早期泌乳行为表现的影响”的文章中，W.Z.Yang等人报导了将氨基酸络合的铬化合物添加入Holstein母牛的食物中提高了奶产率，作者讨论了好几种提高产率的可能原因，首先铬可以提高葡萄糖的合成能力。其次铬可能通过改变胰岛素的灵敏性来改变葡萄糖的代谢。第三，铬可能在减少源自氨基酸的葡萄糖异生作用时扮演角色。
其它作为饲料添加剂的铬化合物的应用公开于1982年4月27日授权Wolfram等人的USP4,326,523(皮下植入)；1982年6月15日授权Howard的USP4,335,116，(有机金属络合物)；以及1997年3月25日授权Ashmead等人的USP5,614,553，(氨基酸螯合物)。
1997年6月10日授权Tock等人的USP5,637,312公开甲酸钠NaOOCH用作反刍动物的饲料添加剂。Tock等人指出甲酸盐刺激瘤胃中某种有益的微生物。这种微生物能够断裂纤维粗食中葡萄糖分子间的β键，而纤维粗食物正是反刍动物食物中的主要部分。游离出来的葡萄糖分子随后被酶转化为挥发性脂肪酸，后者接着被进一步消化掉。总之，甲酸钠的添加通过增加纤维粗食的消化能力而提高反刍动物的生长速率和奶产量。
                    本发明的公开
本发明的主要目的是提供一种改进了的反刍动物饲料添加剂以及一种改进了的用于提高反刍动物的生长速率、饲料效率、身体组成和/或奶产量的方法。
我已发明一种改进了的反刍动物饲料添加利。此添加剂包括一种铬离子以及一种选自甲酸根、苹果酸根以及富马酸根的羧酸根离子。我也发明了一种改进了的提高反刍动物的生长速率、饲料效率、身体组成以及奶产量的方法。上述方法包括向食物中添加一种铬离子以及一种选自甲酸根离子、苹果酸根离子以及富马酸根离子的羧酸根离子。
上述铬离子与羧酸根离子的组合在反刍动物生长速率、饲料效率、身体组成和/或奶产量方面产生了料想不到的协同增效效应。
                 最佳模式/工业可行性
本发明的饲料添加剂包括一种铬离子以及一种选自甲酸根离子、苹果酸根离子以及富马酸根离子的羧酸根离子。铬离子由元素铬失去三个电子而得到，典型如离子铬化合物溶解于水中所得。铬离子通常被记作Cr+3或Cr(III)。羧酸根离子由包含羧基COOH的化合物羧酸失去氢质子而得。羧酸根离子根据其来源酸而命名。例如：甲酸根离子COO-来源于甲酸(甲基酸)HCOOH，苹果酸根离子COOHCH2CH(OH)COO-来源于苹果酸(羟基丁二酸)COOHCH2CH(OH)COOH，而富马酸根离子HOOCCH：CHCOO-来源于富马酸(反丁烯二酸)HOOCCH：CHCOOH。
铬离子在食物中的总重量分量约为十亿分之20至1,000ppb时是有效，铬离子含量为100至500ppb时最为有效。食物中羧酸根的有效量为总含量的500至10,000(ppm)。羧酸根离子的优选含量决定于离子的分子量。甲酸根离子的分子量约为44，苹果酸根离子的分子量约为133，而富马酸根离子的分子量约为115。因此，如果需要使用一定量的羧酸根离子，苹果酸根的添加量将约为甲酸根的三倍(133/44)。
铬离子和羧酸根离子存在于被称铬盐的单一化合物中。这些化合物是甲酸铬，也称为三甲酸铬，Cr(OOCH)3；苹果酸铬，也称之为三苹果酸铬，Cr(OOC(OH)CHCH2COOH)3以及富马酸铬，也称为三富马酸铬，Cr(OOCCH：CHCOOH)3。虽然这些铬盐可应用众所周知的技术很容易地制备，但在商业上它们不能随处可得。另外，这些化合物按一种数量级提供铬离子和羧酸根离子。相反，在本发明的添加物中铬离子的存在量比羧酸根离子低得多。可以理解，如果仅仅加入甲酸铬到食物中，要么铬离子含量将会太高，要么甲酸根离含量将会太低。
因为上述原因，最好使用分别含有铬离子和羧酸根离子的化合物，合适的含有铬离子的化合物包括但不限于吡啶甲酸铬、烟酸铬以及氨基酸络合铬。合适的含有羧酸根离子的化合物包括但不限于甲酸钠，苹果酸钠以及富马酸钠，相应的钙盐及相应的钾盐。优选的含有羧酸根离子的化合物为甲酸钠、苹果酸钠以及富马酸钠，因为它们很容易买到。最优选的化合物是吡啶甲酸铬和甲酸钠。
在使用前铬及羧酸化合物最好与一种填充剂结合以便简化操作和混合。一种优选的填充剂是淀粉凝胶。例如，将一份铬和羧酸化合物与约三份淀粉凝胶结合，然后经挤压成形得到的一种非常易于操作及与饲料混合的粒状材料。如果需要，可加入一种调味剂以改善口感及保证消耗。
本发明中铬和羧酸化合物用作反刍动物饲料添加剂对反刍动物的生长速率、饲料效率、身体组成和或/奶产量有明显的改善作用。对于在边缘(marginal)的亦即低于最佳的(就食物的质和量而言)条件下喂养的雌性动物而言，其改善效应特别明显。另外，这些化合物的使用相对廉价且在按讨论的水平实施时不会产生已知的副反应。
以下实施例仅仅是示例性的。所有的百分含量都是以重量为基准。
实施例1
本实施例描述一项实验以说明本发明中添加于反刍动物食物中的饲料添加剂的有益的影响。
找到年龄介于四到五个月(近发育期)的公羊和母羊各24只。给羊称重，注射单一剂量的维生素A、D和E，并用IVOMEC系统除虫器(Systemic dewormer)进行除虫处理(该除虫器是位于St.Louis，Missouri的Merck公司的一种商品)。
将这些羊放入牲口圈中的16个围栏内。8个栏中每栏放入3只公羊，另8个栏中每栏放入3只母羊。这些羊根据其初始重量分配到各栏中。具体地说，8只最重的公羊被随机分配到8个围栏中。余下的公羊中8只最重的接着被随机地放入8个围栏中。最后将8只最轻的羊放入各栏中，母羊也以同样方法进行分配，这种分配方法保证每个栏中有一只较重的羊，一只中等重量的羊和一只较轻的羊。每个栏约有21平方英尺(每只羊约7平方英尺)。
随后给这些羊喂以含有四种不同饲料的食物。这种饲料被记作No.1、No.2、No.3、和No.4(后面有详述)。每种饲料喂给两栏公羊(共6只公羊)和两栏母羊(共6只母羊)。饲料不限量供应(喂食槽绝不允许变空)。随时提供新鲜水。
上述四种饲料中每一种都是中等粗纤维含量的饲料，包含50％大豆壳，30％碎玉米(ground corn)，17％大豆粉(49％蛋白质)，2％糖浆，0.75％氯化铵以及0.25％(5英磅/吨)玉米粉组分。
饲料No.1是基础食物，其玉米粉组分只包含玉米粉。
在饲料No.2中，玉米粉组分包括80％(4英磅/吨)玉米粉和20％(1英磅/吨)CHROMAX添加剂，后者是位于Quincy，Illinois的Prince公司的商品，含有0.04％的载于隋性载体上的以吡啶甲酸铬形式存在的铬离子。所形成的饲料含有200ppb铬离子。
在饲料No.3中，玉米粉组分包括40％(2英磅/吨)玉米粉和60％(3英磅/吨)甲酸钠。所形成饲料含1,000ppm甲酸根离子。
在饲料No.4中，玉米粉组分包含20％(1英磅/吨)玉米粉、20％(1英磅/吨)CHROMAX添加剂以及60％(3英磅/吨)甲酸钠。所形成的饲料含有200ppb铬离子及1,000ppm的甲酸根离子。
每天记录每栏所消耗的饲料量。羊体重隔一星期称量一次。实验持续两周对12只公羊和12母羊进行第一轮实验。实验持续四周对12只公羊和12母羊进行第二轮实验。以饲料消耗量除以体重增加量来计算饲料效率。高效对应低值。实验结果示于表1。
表1
铬离子及甲酸盐对公羊及母羊的增重及饲料效率的影响
计算参数 基础食物 只含铬 只含甲酸盐 铬和甲酸盐
日均增重(英磅) 0.41  0.38  0.46  0.44
饲料/增重 3.99  4.47  3.64  3.35
结果显示只加铬不加甲酸盐对日均增重及饲料效率均有较轻的负作用。只加甲酸盐不加铬对日均增重及饲料效率均有有利的影响。既加铬又加甲酸盐使饲料效率得到了意想不到的16％[(3.99-3.35)/3.99]的协同提高。可以推算：减少16％的饲料耗量而仍然获得相同增重意味着饲料成本的大量潜在的节省，即使计入增加的铬及甲酸盐的成本也是如此。
表2列出相同实验中仅取自母羊的相关数据。取自公羊的数据可通过差值计算出。
    表2
铬和甲酸根对母羊增重及饲料效率的影响
    计算参数  基础食物    只含铬  只含甲酸盐  铬及甲酸盐
日均增重(英磅)     0.38     0.39     0.43     0.48
  饲料/增重     5.03     5.47     4.71     4.16
结果显示母羊之日均增重对铬及甲酸盐添加剂的反应较公羊要大得多。综合的公羊与母羊日均增重量提高了0.03英磅(0.44-0.41)，母羊之日均增重提高了0.10英磅(0.48-0.38)，而公羊之日均增重量下降了0.04英磅(040-0.44)。母羊之日均增重的提高意味着26％[(0.48-0.38)/0.38]的提高率。这种性别差异也是未曾预料到的。如果不想被理论束缚，一种可能的解释是雌性荷尔蒙的相互作用扮演了相当重要的角色。铬和甲酸盐的添加剂使饲料效率提高了17％[(5.03-4.16)/5.03]，与公羊、母羊16％提高率具有可比性。
总之，实施例1显示铬和甲酸盐的添加使母羊的日均增重得到了显著的增加同时也使公羊和母羊的饲料效率得到了显著的增加。
实施例2
本实施例描述一个实验以说明不同的羧酸根离子对本发明之饲料添加剂的影响。
找到18只年龄介于四到五个月(近发育期)的母羊，称重，3只一组，放入牲口圈内的6个围栏内。这些羊按照实施例1所述方法根据初始重量分配到各围栏中。每栏约有21平方英尺(每只羔羊约7平方英尺)。给这些羊注射单一剂量的维生素A、D和E，并用IVOMEC系统除虫器除虫。
然后以两种含不同饲料的食物喂养这些羊。两种饲料被记作饲料No.1和2(见后面的描述)。每种饲料被投放到圈有母羊的三个围栏(一共9只母羊)。饲料不限量供应且随时提供新鲜水。
每种饲料都是中等粗纤维含量的饲料，包含50％大豆壳、30％碎玉米、17％大豆粉(49％蛋白质)、2％糖浆、0.75％氯化铵以及0.25％(5英磅/吨)玉米粉组分。
饲料No.1同实施例1中的饲料No.4。玉米粉部分包括20％(1英磅/吨)玉米粉，20％(1英磅/吨)CHROMAX添加剂及60％(3英磅/吨)甲酸钠。形成的饲料含有200ppb铬离子和1,000ppm甲酸根离子。
在饲料No.2中，玉米粉部分包括20％(1英磅/吨)玉米粉，20％(1英磅/吨)CHROMAX添加剂，40％(2英磅/吨)甲酸钠，10％(半英磅/吨)苹果酸钠及10％(半英磅/吨)富马酸钠。形成的饲料含有200ppb铬离子，667ppm甲酸根离子，167ppm苹果酸根离子及167ppm富马酸根离子。
每天记录每栏所消耗的饲料量，对羊体重每隔一星期称一次。实验持续两周。饲料效率由饲料消耗量除以增加的重量而得。高效对应低值。实验结果列于表3。
表3
羧酸根离子类型对增重及饲料效率的影响
    计算参数 铬和甲酸盐   铬、甲酸盐、苹果酸盐及富马酸盐
  日均增重(英磅)     0.44     0.46
  饲料/增重     3.68     3.67
结果显示羧酸根离子的选择对日均增重及饲料效率几乎没有影响。因此，羧酸根离子的选择主要取决于成本和是否易得。
实施例3
本实施例描述一项实验以说明本发明之饲料添加剂对边缘条件下喂养的奶牛产奶量的影响。
在Costa Rica海拔约500米的未经改良的天然牧场上放养一组共17头具有混合遗传背景(Jersey混合种及Holsteins)的母牛。母牛每天挤两次奶同时称取奶重量。每次挤奶时，全部17头母牛被喂以一种含有玉米、高粱、米糠、大豆粉、糖浆和一种球虫抑制药的添加剂。根据初始产奶水平即本实验开始前一天的奶产量，上述添加剂按每产8磅奶约1公斤添加剂的水平，各自独立地喂给母牛，添加剂中蛋白质含量为14％，粗纤维为12％，乙醚萃出物为2％，而其可消化(digestible)能量约为3100KCal/kg。
上述母牛根据初始奶产量水平分成两个组：对比组和处理组。换句话说，两头拥有最大初始奶产量的母牛被随机地分配到对比组和处理组，然后剩下的两头拥有最大初始奶产量的母牛也被随机地分配到对比组和处理组，依此类推。8头对比组的母牛从其添加剂中得不到铬和甲酸盐，余下的9头母牛可从其添加剂中得到铬和甲酸盐。那些母牛得到铬和甲酸盐的形式为每天4克CHROMAX和10克甲酸钠。
本实验持续10天。期间经历了干旱天气，牧场条件显著恶化。实验结果列于表4。
    表4
在边缘条件下添加剂对牛奶的奶产量的影响
    计算参数 无铬或甲酸盐     铬和甲酸盐
1-3天的日均奶产量     37.03     31.77
8-10天的日均奶产量     30.88     32.41
结果显示未得到铬或甲酸盐的奶牛的奶产量在10天的实验期间显著下降，很可能是由恶化了的牧场条件所造成。然而得到铬和甲酸盐的奶牛的奶产量实际上有所增加。
实施例4
本实施例描述了一项实验以说明在良好饲养条件下本发明之饲料添加剂对奶牛的奶产量的影响。
在Costa Rica海拔约1100米改良后的生长有茂盛草地(主要是African Star variety)的牧场上放养一组共18头优质纯种Holstein母牛。所有母牛都处于125天的泌乳期内(即它们刚产崽不到125天)且身体条件良好。每天挤两次奶并称取其重量。每次挤奶时，全部18头母牛都被喂以一种含有玉米、高梁、米糠、大豆粉、糖浆及一种球虫抑制药的添加剂。根据初始产奶水平即本试验开始前一天的产奶量，上述添加剂按每产8磅奶约1公斤添加剂的水平各自独立地喂给每头母牛。添加剂中蛋白质含量为14％，粗纤维为12％，乙醚萃出物为2％，而可消化能量约为3100KCal/Kg。
母牛按实施例3所述方法按初始产奶水平分成两组。9头母牛从其添加剂中得不到铬和甲酸盐。余下9头母牛可从其添加剂中得到铬和甲酸盐。那些母牛得到铬和甲酸盐的形式为每天4克CHROMAX和10克甲酸钠，
实验持续10天。期间饲养条件保持相对不变。实验结果列于表5。
表5
在良好条件下添加剂对奶牛的奶产量的影响
    计算参数   无铬或甲酸盐     铬和甲酸盐
 1-3天的日均奶产量     55.06     58.83
 8-10天的日均奶产量     55.12     59.20
结果显示得到铬和甲酸盐的母牛之奶产量较对比组稍有提高(59.20-58.83＝0.37对55.12-55.06＝0.06)。所用添加剂看来不会引起任何不良后果。

Claims (10)

1.一种用于反刍动物的饲料添加剂，该添加剂包括一种铬和一种羧酸根离子，后者选自甲酸根离子、苹果酸根离子以及富马酸根离子。
2.权利要求1的饲料添加剂，其中该添加剂包括一种铬离子和一种甲酸根离子。
3.权利要求2的饲料添加剂，其中该添加剂包括吡啶甲酸铬和甲酸钠。
4.一种用以提高反刍动物的生长速率、饲料效率、身体组成和/或奶产量的方法，该方法包括向食物中添加一种铬离子和一种羧酸根离子，后者选自甲酸根离子、苹果酸根离子及富马酸根离子。
5.权利要求4的方法，其中所述食物中添加了吡啶甲酸铬和甲酸钠。
6.权利要求5的方法，其中铬按约20至1,000ppb、羧酸根离子以约500至10000ppm的含量加入到食物中。
7.一种用以提高在边缘条件下喂养的雌性反刍动物的生长速率、饲料效率、身体组成和/或奶产量的方法，该方法包括向食物中添加一种铬离子和一种羧酸根离子，后者选自甲酸根离子、苹果酸根离子以及富马酸根离子。
8.权利要求7的方法，其中食物添加了吡啶甲酸铬和甲酸钠。
9.权利要求8的方法，其中铬按约20至1,000ppb的含量加入到食物中而羧酸根离子按约500至10,000ppm的含量加入到食物中。
10.权利要求9的方法，其中雌性反刍动物选自绵羊和牛。
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