TWI574628B - 利用枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)菌株增進動物健康之方法 - Google Patents
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本申請案主張2008年9月17日提出申請之美國臨時申請案61/192,436號根據35 U.S.C.119條(e)的優先權。前述申請案之全部內容納為此文之參考資料。
本發明關於益生菌之領域及其於增進動物健康或動物之一般身體狀況的能力。
芽孢桿菌屬包含多種在農業及動物營養等領域中具有無數用途之形成內孢子的細菌。目前市場上有數種芽孢桿菌株可作為動物飼料中之益生菌來作為抗生素之替代品。這些益生菌可經由調整胃腸道菌叢來增進動物健康,其包括改善動物之生長及飼料利用率。由於對供人食用之動物產品中的抗生素殘餘物及抗生素耐藥性之發展的關切,這類益生菌的用途愈益增加。近年來已篩檢形成孢子之細菌以作為益生菌。儘管多種不同之商品中含有枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis)及凝結芽孢桿菌株(Bacillus coagulans),這類篩檢透露出並非所有的芽孢桿菌株均為有效的飼料添加劑。
本發明提供一種枯草芽孢桿菌菌株,當將其投予動物時可增進此等動物之健康。具體而言,本發明關於用於增進非昆蟲且非人的動物之健康或改善此等動物之一般身體狀況的方法,此方法係經由在飼料或飲水(非透過灌胃)中餵食此等動物包含下列物質之組成物來進行:(i)枯草芽孢桿菌QST713,(ii)(i)之突變株、(i)或(ii)之不含細胞的製品、或(i)或(ii)之代謝物。於一較佳體系中,該組成物包含枯草芽孢桿菌QST713及其代謝物。於另一較佳體系中,該組成物包含主要係以其孢子形式投服之枯草芽孢桿菌QST713。於一些較佳體系中,該枯草芽孢桿菌QST713之突變株為自發性突變株。通常,該組成物係在整個動物的存活期或動物存活之特定階段中於數天內在飼料中投服。例如,於一些較佳體系中,該組成物僅在農場動物的起始者飲食或僅在完成者飲食中投服。
本發明之方法可用於提高動物之體重增加、提高飼料利用效率、降低發病率、增加疾病抵抗力、提高存活率、增加動物之免疫反應及維持健康的腸道菌叢。於一較佳體系中,本發明之方法係用於在投服治療用之抗生素療程後協助健康之腸道菌叢重新移居在動物腸道中。
於本發明之一較佳體系中,本發明之組成物包含枯草芽孢桿菌QST713或其孢子且係以約1x103CFU/克飼料或毫升飲水,或約1x104CFU/克飼料或毫升飲水,或約1x105CFU/克飼料或毫升飲水,或約1x106CFU/克飼料或毫升飲水,或約1x107CFU/克飼料或毫升飲水,或約1x108CFU/克飼料或毫升飲水,或約1x109CFU/克飼料或毫升飲水,或約1x1010CFU/克飼料或毫升飲水,或約1x1011CFU/克飼料或毫升飲水的比率投服給動物。
於另一較佳體系中,本發明之組成物係以可有效減少動物腸道中之病原菌生長的量經飼料或飲水之一部分或與飼料或飲水一起經口投予非人且非昆蟲之動物。這類病原菌包括梭狀芽孢桿菌、李斯特菌、沙門氏菌、彎曲桿菌、大腸桿菌及弧菌。與此相關,本發明之方法可用於減少動物糞便中排出之病原菌的量。本發明之方法亦可用於保持或增加動物腸道中之益菌(諸如有益之乳酸菌)的生長。
本發明之方法適用於所有動物,除了昆蟲和人之外。可受益於本發明方法之動物包括但不限於鳥類、豬、反芻動物、寵物和野生動物、動物園裡的動物、水生動物及馬等。於一較佳體系中,該動物為經飼養以供食用或作為糧食生產者之農場動物,諸如肉雞和產蛋雞。
本發明亦提供適用於增進動物健康或改善動物的身體狀況之組成物。因此,本發明組成物可包括枯草芽孢桿菌QST713或其突變株、其不含細胞之製品或其代謝物以及作為飼料添加劑或作為飲用水添加劑而使這些組成物適合用於餵養動物之載體。另外,枯草芽孢桿菌QST713或其突變株,其不含細胞之製品或其代謝物可與動物飼料成分(其包括飼料蛋白及/或飼料碳水化合物)一起配製。這類組合物可能為透過標準的造粒過程擠出的小丸形式。
本發明亦包含用於製備含有直接餵入之微生物的動物飼料之方法,其包含在造粒過程前將可在餵養動物時能有效增進動物健康的枯草芽孢桿菌QST713孢子量加入標準之飼料組成分(諸如碳水化合物和蛋白質)中。
此處所列之所有刊物、專利及專利申請案(包括任何圖形和附錄)均納為參照資料,其程度如同若各個別刊物或專利申請案被具體且個別指明納入參考般。
下列說明包括可能有助於了解本發明之信息。這並非承認任何本文所提供之信息為先前技藝或相關於目前主張之發明,或任何具體指明或暗示參考之出版物為先前技藝。
本發明關於可作為益生菌而有效地增進動物健康之枯草芽孢桿菌株QST713及/或其代謝物的新穎用途。益生菌可用於動物之保健應用上,以維持健康的腸道菌叢,包括減少有害細菌(諸如梭狀芽孢桿菌和彎曲桿菌)及增加益菌(諸如乳桿菌屬及雙歧桿菌)。益生菌非常適合用於保持病原菌和益菌間的健康平衡,因為,不像抗生素,他們不任意消滅細菌也不會造成病原菌的抗生素抗藥菌株。益生菌有許多被認為可保持健康的腸道菌叢之機制:競爭排斥病原菌、透過產生抗微生物物質來減少病原菌、增進有益的腸道菌叢生長和存活並刺激動物的系統性免疫反應。
本發明包含經由投予動物一種組成物以增進動物健康的方法,該組成物包含(i)枯草芽孢桿菌QST713、(ii)枯草芽孢桿菌QST713之突變株、(iii)(i)或(ii)之不含細胞的製品、或(iv)(i)或(ii)之代謝物。
枯草芽孢桿菌QST713、其突變株、其上清液和其脂肽代謝物,以及使用彼等來控制植物病原菌和昆蟲之方法充分敘述於美國專利第6,060,051、6,103,228、6,291,426、6,417,163及6,638,910號中。在這些專利中,該菌株係稱為AQ713。枯草芽孢桿菌QST713已於1997年5月7日在布達佩斯條約對用於專利程序目的之微生物存放的國際認可規定下存放於NRRL中,編號為B21661。本專利申請書中所提及之任何QST713係指枯草芽孢桿菌QST713。
枯草芽孢桿菌QST713株具有某些性質,令人驚訝地,這些性質已被發現使該菌株非常適合用於增進動物的健康。QST713之孢子在低pH值下可存活且QST713之細胞可在低至4.5之pH值下生長(若存在有利之營養條件)。此外,如下列實例8和4中所分別描述者,QST713可在高鹽條件下生長至少10天且可在粒化動物飼料時所需之高溫下生存。如實例2中所示,QST713亦有能力聚集或群集,從而在競爭中勝出並減少病原菌。不欲受限於任何特定理論,枯草芽孢桿菌QST713被認為可藉由多方面作用模式來增進動物健康,包括產生抗細菌代謝物及使用較病原菌多之營養和附著空間來與病原菌競爭,從而預防病原菌在腸道中有效建立。
於本發明之一種觀點中,投予動物之組成物包含具有所有QST713之識別特徵的枯草芽孢桿菌QST713突變株。這類突變株可能具有與QST713之DNA序列至少約95%、至少約96%、至少約97%、至少約98%、或至少99%相一致之DNA序列。於一些較佳體系中,突變株為自發性突變株。該自發性突變株一詞係指不刻意使用誘變劑而自QST713產生之突變株。這類自發性突變株可藉由習知方法取得,諸如將枯草芽孢桿菌生長在存有某種容易影響其母菌株之抗生素的環境中,再測試任何具抗生素抗性之突變株的改良生物活性(或者,在本申請案中為增進一或多種下述動物健康指標的改良能力)。其他可用於鑑定自發性突變株的方法將為本技藝之一般技術人士所知。
本申請案中之關於枯草芽孢桿菌QST713或其突變株的所有參考係指已從自然環境中分離之細菌及由人在,例如,實驗室或工業條件下育成者。
枯草芽孢桿菌QST713細胞可以孢子形式(其為休眠狀態)、營養細胞形式(其為生長狀態)、過渡狀態細胞之形式(其為從生長階段到孢子階段之過渡期)、或所有這些類型之細胞的組合存在於本發明之組成物中。於一些較佳體系中,該組成物主要包含孢子。
QST713或其突變株之代謝物包括脂肽,諸如枯草菌素、表面素、普利巴斯達汀(plipastatins)和艾革利斯達汀(agrastatins)和其他具抗菌性能之化合物。QST713之脂肽代謝物詳細描述於美國專利第6,060,051和6,638,910號中。
本發明之組成物可根據本技藝所熟知的方法(包括使用美國專利第6,060,051號中所描述之基質和其他方法),經由培養枯草芽孢桿菌QST713或其突變株來取得。傳統之大規模微生物培養方法包括深層醱酵、固態醱酵、或液體表面培養。接近醱酵結束時,隨著養份耗盡,枯草芽孢桿菌QST713細胞開始從生長階段過渡至孢子形成階段,從而使醱酵之最終產物主要為孢子、代謝物及殘餘之醱酵基質。形成孢子是此枯草芽孢桿菌之天然生命週期的一部分且通常係在細胞回應營養限制時開始發生。醱酵之構建係用以取得大量之枯草芽孢桿菌QST713的株落形成單位並促進孢子形成。由醱酵產生之培養基質中的細菌細胞、孢子及代謝物可直接使用或藉傳統之工業方法(如離心、切向流過濾、深度過濾及蒸發)濃縮。於一些較佳體系中係清洗濃縮之醱酵液體培養基(例如經由滲濾過程)以去除殘留之醱酵液體培養基及代謝物。
醱酵液體培養基或液體培養基濃縮液可利用傳統乾燥過程或方法(諸如噴霧乾燥、冷凍乾燥、托盤乾燥、流化床乾燥、滾筒乾燥、或蒸發),添加或不添加載體來乾燥。所產生之乾燥產物可經進一步加工(諸如藉由硏磨或造粒法),以取得特定之顆粒大小或物理格式。下述之載體亦可在乾燥後加入。
QST713醱酵液體培養基之不含細胞的製品可藉由本技藝已知之任何方式(諸如萃取、離心和/或過濾醱酵液體培養基)取得。本技藝之技術熟習人士可察知所謂的不含細胞之製品根據所使用之移除細胞的技術(如:離心速度),可能並非沒有細胞,而是大致上無細胞或實質上無細胞。所產生之不含細胞的製品可加以乾燥及/或與協助將其投予動物的組成分一起配製。上述之用於醱酵液體培養基的濃縮方法和乾燥技術亦適用於不含細胞之製品。
QST713之代謝物可根據美國專利第6,060,051號中所列舉之方法取得。此處所使用之“代謝物”一詞係指半純質、純質或實質上純質的代謝物。QST713之脂肽及其他殺菌代謝物係介於600千道爾頓和100道爾頓之間。因此,於某些較佳體系中,經由將QST713之醱酵液體培養基離心來製備不含細胞之製品後,該代謝物可藉由能將代謝物根據阻隔分子量(molecular weight cut-off)而分組成不同部分(諸如分子量少於600kDa、少於500kDa、少於400kDa,等等)之尺寸排除過濾技術純化。上述之用於配製醱酵液體培養基的濃縮及乾燥技術亦適用於代謝物。
本發明之組成物可包含載體,其為添加在包含細胞、不含細胞之製品或代謝物之組成物中,以改善回復、效能或物理性質及/或協助包裝和投服之惰性調製劑成分。這類載體可單獨添加或組合加入。於一些較佳體系中,該載體為抗結塊劑、抗氧化劑、增量劑及/或保護劑。有用載體之實例包括:多醣(澱粉、麥芽糊精、甲基纖維素、蛋白質,諸如乳清蛋白、多肽、樹膠)、糖類(乳糖、海藻糖、蔗糖)、脂質(卵磷脂、植物油、礦物油)、鹽類(氯化鈉、碳酸鈣、檸檬酸鈉)及矽酸鹽(黏土、非晶形矽石、氣相/沉澱之矽石、矽酸鹽)。用於動物飼料添加劑之合適載體列舉於美國飼料管理官員,公司之官方出版物(American Feed Control Officials,Inc.’s Official Publication)(其為年刊)中。參見例如美國飼料管理官員之官方出版物,編輯者Sharon Krebs,2006版,ISBN 1-878341-18-9。於一些較佳體系中,該載體係在濃縮醱酵液體培養基後及乾燥期間和/或乾燥後添加。
於其中該組成物係配製為飼料添加劑的較佳體系中,在配製之組成物中按重量/重量(w/w)計之枯草芽孢桿菌QST713或其突變株、QST713或其突變株之不含細胞的製品、或QST713或其突變株之代謝物、或細胞及代謝物之組合的濃度可能為約5%、約6%、約7%、約8%、約9%、約10%、約11%、約12%、約13%、約14%、約15%、約16%、約17%、約18%、約19%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、約55%、約60%、約65%、約70%、約75%、約80%、約85%、約90%、或約95%。於一些較佳體系中,例如當濃縮之調製劑液體培養基曾經過清洗及經由冷凍乾燥技術乾燥時,在最終組成物中之枯草芽孢桿菌QST713或其突變株的濃度可為約90%至約100%。
本發明之組成物可投予/餵養非昆蟲且非人的動物以改善動物健康或這類動物之一般整體身體狀況。該組成物可經投服以同時用於治療和非治療性應用中。組成物之有效量為可有效使投服本發明組成物之動物與未投服組成物但投服與接受本發明組成物之動物相同之飲食(包括飼料及其他化合物)的動物相比較時,其健康能有所增進的量。健康增進之指標包括下列之一或多項:提高體重之增加(其可能包括增加動物特定部分的重量或增加總重量);維持腸道菌叢;增加飼料的利用效率;降低死亡的風險;提高疾病抵抗力;降低發病率;提高免疫反應:提高生產力;及/或減少病原菌排出。因此,按照上述,本申請案之較佳體系係針對非治療性方法,諸如經由投予/餵養動物包含枯草芽孢桿菌QST713、枯草芽孢桿菌QST713之突變株、源自枯草芽孢桿菌QST713或其突變株之不含細胞的製品、或QST713或其突變株之代謝物的組成物來增加動物之重量、維持腸道菌叢或增加飼料利用效率。
於其中本發明組成物係投予/餵養農場動物之一些較佳體系中,該組成物係經投服以改善農場動物之生長效能。此處所使用之生長效能改善係指與未投服本發明組成物之動物相比較,其生長增加(重量或長度)及/或飼料利用效率增加及/或死亡率下降/存活率增加。於本發明之一種觀點中,重量增加可達約1%至約20%、或約1%至約15%、或約1%至9%。本發明之方法亦可增加動物之飼料利用效率(與未投服本發明組成物之動物相比較)。飼料效率通常係利用飼料轉化率評估,此為飼料消耗量對體重增加之比率。此比率降低與提高之飼料效率有關。飼料效率可改善約1%至15%、約2%至約10%、約3%至約8%。本發明方法亦可降低死亡率。存活率改善可達到約1%至約20%、或約2%至17%、或約4%至約13%、或約5%至約10%。增加之生長、飼料效率改善和降低之死亡率可分別與動物飼養業中已知的平均值比較來測定或可經由比較年齡大致相同之一組農場動物(通常係一起被飼養在類似條件下,其中有些並未接受本發明之組成物)的生長效能平均值來測定。
維持腸道菌叢係指與未施用本發明方法之動物相比較時,公共衛生所關注之有害、致病微生物減少(經由殺死或抑制生長)及/或益菌(諸如乳酸桿菌及雙歧桿菌)增加。不欲受限於任何特定理論,人們認為益菌增加可能係由刺激這類細菌生長造成或僅係藉由選擇地性減少病原菌,從而給予益菌更多生長空間並黏附到腸壁所造成。可能藉由本發明方法減少之有害的病原菌及公共衛生所關注之有機體包括梭狀芽孢桿菌屬(諸如產氣莢膜梭狀芽孢桿菌和困難梭狀芽孢桿菌)、李斯特菌屬(諸如單核細胞增多性李斯特菌(Listeria moncytogenes)、斯氏李斯特菌(Listeria seeligeri)及威氏李斯特菌(Listeria welshimeri))、沙門氏桿菌屬(諸如腸道沙門氏菌、亞利桑那沙門氏菌、鼠傷寒沙門氏菌、腸炎沙門氏菌和邦格利沙門氏菌(Salmonella bonglori))、大腸桿菌、腸球菌屬(諸如糞腸球菌和屎腸球菌)、彎曲桿菌、產氣單胞桿菌屬、金黃色葡萄球菌及弧菌屬。於一些較佳體系中,公共衛生所關注之有害的致病微生物可減少約0.5個對數、約1個對數、約2個對數、約3個對數、約4個對數、或約5個對數。
上述病原菌導致動物之不同疾病。例如,在家禽中,被產氣莢膜梭狀芽孢桿菌污染之飼料與爆發雞之壞死性腸炎(或腸壁之壞死病變)有關。有趣的是,雖然此細菌常見於雞之腸道中,其並不總是導致壞死性腸炎,但細菌量增加與該疾病有關。如下列實例所示,經由使用益生菌來減少此病菌可增進健康及增加體重。因此,經由降低這些細菌在腸道中生長的能力來控制這些細菌可降低由這類細菌引起之疾病發病率。下表1顯示不同微生物及與其關聯之疾病或病況。
維持健康的腸道微生物,尤其是,減少一或多種上述病原菌,亦可使通過動物糞便排出之病原菌減少。病原菌數量可藉由數種熟習本技藝之人士所已知的方法測定,包括分析在動物糞便中排出之病原菌或在硏究動物期間殺死動物並分析其腸道中之細菌族群(益菌及病原菌)。
本發明之方法亦可經由抑制病原菌生長及/或增加或保持益菌生長而於投服治療量之抗生素後用來恢復正常之腸道平衡。“治療量”一詞係指足以改善或逆轉動物之疾病狀態的量。
透過本發明之方法所達到之生產率提高係指下列任一項:生產較多或較高品質之雞蛋、乳汁或肉類或斷奶的後代產量增加。
本發明之方法可應用於任何動物,包括脊椎動物(諸如哺乳動物和水生動物)、甲殼類動物(諸如蝦),但不包括昆蟲和人。可以本發明之組成物治療之哺乳動物包括農場動物;用於體育、娛樂或工作之動物,諸如馬,包括賽馬;家庭寵物,包括狗、貓、鳥類和野生動物;及動物園裡的動物。農場動物係指飼養以供食用或製造食品之動物。於一較佳體系中,該方法適用於單胃動物,諸如家禽和野禽。家禽可包括雞、火雞、鴨、鵝、珍珠雞和平胸鳥(ratite)(諸如鴕鳥和鴯鶓)。獵禽可包括鵪鶉、歐石雞、山雞、松雞、春雞和鷓鴣。雞係指肉雞,其包括經飼養以供屠宰之雞(其亦稱為肉雞)和產蛋雞(此為用於生產卵子供人食用之雞)。於另一較佳體系中,該方法可應用於哺乳動物,諸如豬。再於另一較佳體系中,該方法可應用於多胃動物,諸如牛、山羊和綿羊,此文中亦稱為反芻動物。於一較佳體系中,可將本發明組成物餵食給前胃反芻動物以增進其健康,尤其是,減少這些動物之腹瀉發病率。前胃反芻動物為年齡從出生到約12週大之反芻動物,包括小牛。本發明組成物可與乳替代品一起投予前胃反芻動物。乳替代品係指欲在前胃反芻動物之乳餵養階段取代初乳之配製的飼料。
於一觀點中,本發明之組成物為在餵養前添加到該主體動物之飼料或飲水中的飼料添加劑。在這類情況中,可如上述將該組成物與載體(諸如碳酸鈣或乳清蛋白)一起配製。於本發明之一觀點中,這類載體為吸濕性的。
於另一觀點中,包含枯草芽孢桿菌QST713、其突變株、QST713及其突變株之不含細胞的製品,以及QST713和其突變株之代謝物的組成物可與促進及保持動物生長所需之動物飼料成分一起配製。這類動物飼料成分可包括下列之一或多項:蛋白質、碳水化合物、脂肪、維生素、礦物質、抗球蟲藥、以酸為底質之產品及/或藥物(諸如抗生素)。於一些較佳體系中(諸如上述者),亦存有載體。促進及保持動物生長所需之蛋白質和碳水化合物應被稱為飼料蛋白質和飼料碳水化合物以將其與任何可能從細菌醱酵過程中保留之殘餘蛋白質及/或碳水化合物區分。
於另一觀點中,包含枯草芽孢桿菌QST713、其突變株、QST713及其突變株之不含細胞的製品,以及QST713和其突變株之代謝物的本發明組成物可進一步包含其他益生菌,諸如餵食給動物以增進動物健康或改善動物之一般身體狀況的其他物種及桿菌株。示範之菌株包括申柯敏(Kemin)所販售,商標為之枯草芽孢桿菌PB6(如美國專利第7,247,299號中所述者,ATCC之存放編號為PTA-6737),或由可爾必思(Calpis)所販售,商標為之枯草芽孢桿菌C-3102(如美國專利第4,919,936號中所述者,在日本工業科學及技術局之醱酵硏究所的存放編號為FERM BP-1096),或由漢森(Chr. Hansen)所販售,商標為之地衣芽孢桿菌及枯草芽孢桿菌孢子的混合物、凝結芽胞桿菌(Bacillus coagulans)(包括美國專利第6,849,256號中所描述之菌株)、地衣芽孢桿菌、豆形芽孢桿菌(Bacillus lentus)、短小芽孢桿菌(Bacillus pumilus)、側孢芽孢桿菌(Bacillus laterosporus)和阿雷伊芽孢桿菌(Bacillus alevi)。其他非芽孢桿菌益生菌(諸如啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae))亦可用於本發明之組成物中。若這類其他益生菌並非配製為本發明之組成物的一部分,其可與這類組成物分開投服,但與本發明之組成物同時或連續或交替投服。
於另一觀點中,本發明之組成物可包含或與(在同一時間或不同時間)下列物質一起投服:幫助飼料消化的酶(諸如澱粉酶、葡聚醣酶、葡萄糖澱粉酶、纖維素酶、木聚醣酶、葡聚醣酶、澱粉酶及果膠酶);免疫調節劑,諸如抗體、細胞因子、噴霧乾燥血漿;介白素、干擾素;及/或寡糖,諸如果寡糖、甘露寡糖、半乳寡糖、菊糖、富含寡果糖之菊糖、塔格糖和聚右旋糖。
於其中該組成物包含QST713或其突變株之較佳體系中,該細菌應以可有效增進動物健康的量添加到飼料或飲水中。於一較佳體系中,它可以每克飼料或毫升飲水中約1x104CFU之枯草芽孢桿菌至每克飼料或毫升飲水中約1x1010CFU之枯草芽孢桿菌的包含率添加。於另一較佳體系中應投服每克飼料或毫升飲水中約1x105CFU之枯草芽孢桿菌至每克飼料或毫升飲水中約1x109CFU之枯草芽孢桿菌。再於另一較佳體系中應投服每克飼料或毫升飲水中約1x106CFU之枯草芽孢桿菌至每克飼料或毫升飲水中約1x108CFU之枯草芽孢桿菌。於一些較佳體系中,該包含率為每克飼料或毫升飲水中約1x103CFU之枯草芽孢桿菌、或每克飼料或毫升飲水中約1x104、或約1x105、或約1x106、或約1x107、或約1x108、或約1x109、或約1x1010、或約1x1011CFU之枯草芽孢桿菌。於其中含有QST713或其突變株之組成物係以飼料添加劑之形式提供的較佳體系中,這類組成物應含有可在添加至動物飼料或飲水中時允許稀釋成上述範圍的CFU計數。
包含枯草芽孢桿菌QST713或其突變株、其不含細胞之製品、或其代謝物之組成物可在造粒過程前添加到動物飼料中,如此,該用於上述方法中之組成物形成一部分動物飼料顆粒。於此觀點中,若將細菌細胞用於組成物中,其通常係在造粒過程前以孢子形式加至動物飼料之其他組成分中。可使用熟習本技藝之人士所已知之標準造粒過程,包括乾燥或半濕潤飼料之擠出加工。於一些較佳體系中,該造粒過程涉及之溫度為至少約65℃。於其他較佳體系中,造粒溫度為約65℃至約120℃。再於其他較佳體系中,造粒溫度為約80℃至100℃。於其他較佳體系中,造粒溫度為約60℃、約65℃、約70℃、約75℃、約80℃、約85℃、約90℃或約100℃。
本發明之組成物亦可以藥物與藥學上可接受之載體的組合物形式經口投服。用於不同動物之最佳劑量水準可由熟習本技藝之人士藉由,尤其是,評估組成物之下列能力很容易地測定(i)在不同劑量下,抑制或減少腸道病原菌,(ii)增加或保持益菌之量及/或(ii)在不同劑量下增進動物健康。
在水生動物(包括鮭魚、鱒魚、蝦和觀賞魚)方面,於一較佳體系中,本發明之組成物可以能有效增進魚之健康的量被添加到魚養殖水(而非在魚飼料中或除了魚飼料外)。這類有效量可為每毫升飼養水約104至約1010CFU枯草芽孢桿菌QST713,或者,於另一較佳體系中為每毫升飼養水約105至約109CFU枯草芽孢桿菌QST713,或再於另一較佳體系中為每毫升飼養水約106至約108CFU枯草芽孢桿菌QST713。
下列實例僅用於說明而非限制本發明。
利用Kirby-Bauer及最低抑菌濃度(MIC)技術測試QST713的不含細胞之製品對抗梭狀芽胞桿菌(產氣莢膜梭狀芽胞桿菌ATCC13124及產氣莢膜梭狀芽胞桿菌之二種環境分離株);李斯特菌(單核細胞增生李斯特菌ATCC 19116及19111、斯氏李斯特菌ATCC 35968及威氏李斯特菌ATCC 35897);沙門氏菌(腸道沙門氏菌ATCC 10398、亞利桑那沙門氏菌ATCC 13314及邦格利沙門氏菌ATCC 43975);和大腸桿菌的抗微生物活性。
經由將QST713生長在對應於用來長成目標病原菌之基質(如下列表1所示)的基質中來製備不含細胞之製品,將培養物在23℃,3000rpm離心15分鐘並將其通過0.45微米Nalgene過濾裝置過濾。為了測試熱穩定性,在各Kirby-Bauer及MIC試驗前一小時將一部分不含細胞之製品加熱到50℃。
在Kirby-Bauer實驗中,將2毫米之無菌濾紙盤沉浸在QST713上清液中並在無菌條件下風乾。然後,將這些盤置於靶的病原菌苔上,培育一整夜並測量抑制區。觀察抑制區上之梭狀芽孢桿菌和李斯特菌靶的。
在MIC技術中,在微量滴定盤之槽中接種75微升之各靶的病原菌,稀釋成1x105。將上述之不含細胞的製品以1:2、1:10和1:50之最終稀釋液加至每一個槽中。將微量滴定盤在37℃及OD600培養一整夜,並以Wallach微量滴定盤讀計讀取數值。不含細胞之製品(包括經熱處理和未經熱處理二者)可明顯有效地對抗梭狀芽孢桿菌和李斯特菌靶的且可抑制沙門氏菌及大腸桿菌生長,但在Kirby-Bauer盤上並未觀察到後二種病原菌之抑制區。梭狀芽孢桿菌、李斯特菌及沙門氏菌之數據顯示於第1-6圖中。
測試枯草芽孢桿菌QST713之粉末調製劑對抗下列細菌之各種環境分離株的效力:產氣莢膜梭狀芽孢桿菌、大腸桿菌、腸炎沙門氏菌、空腸彎曲桿菌和單核細胞增生李斯特菌。經由將枯草芽孢桿菌QST713醱酵,再將該醱酵液濃縮及乾燥來製備此種粉末調製劑(如上述本發明之詳細說明中所描述者)。其具有14.6%之濃縮、乾燥液體培養基及85.4%調製劑惰性物質(選自上述之可能選項),並含有至少約7.3x109CFU枯草芽孢桿菌/克和至多約1x1010CFU枯草芽孢桿菌/克。此調製劑在此應稱為組成物1。經由將0.2克之配製的粉末加至1.8毫升之無菌蒸餾水中使該溶液包含約1x109CFU枯草芽孢桿菌/毫升來製備組成物1之貯存溶液。將測試之有機體在含有5%羊血之胰蛋白腖大豆瓊脂上劃線,各單一瓊脂盤上至多劃4個有機體且各在一平分瓊脂盤之單一線條上。令有機體乾燥一整夜。然後,以如上述之配製的QST713懸浮液在經接種之瓊脂盤上劃線(其係垂直擦拭測試之有機體)。將產氣莢膜梭狀芽孢桿菌和空腸彎曲桿菌分離株在41±2℃,Campy氣體環境(10%二氧化碳,5%氧氣,8%氮氣)下培養一整夜。將其他需氧分離株在36±2℃,無Campy氣體下培養一整夜。QST713可抑制數種產氣莢膜梭狀芽孢桿菌、腸炎沙門氏菌、空腸彎曲桿菌及單核細胞增生李斯特菌之分離株,但未抑制大腸桿菌。此外,在某些情況中,枯草芽孢桿菌QST713顯示出超越病原菌之積極競爭性過度生長。結果摘要於下表中。表中所報告的抑制區係從芽孢桿菌生長邊緣測量至該測試有機體之生長開端。此外,產氣莢膜梭狀芽孢桿菌和空腸彎曲桿菌盤之照片分別顯示於第7和8圖中。
將組成物1加至肉雞之起始者飲食和完成者飲食中並觀察體重增加及飼料效率。將252隻巨大康沃爾肉雞(Jumbo Cornish Cross broiler chicks)隨機分為4組並餵養下列的飲食之一。
僅基礎日糧-對照組
基礎日糧+0.05%CALSPORIN(0.5克/公斤;106CFU/克)(在下表中稱為CS)
基礎日糧+0.05%組成物1(0.5克/公斤;106CFU/克)(在下表中稱為組成物1-106)
基礎日糧+0.0005%組成物1(0.5毫克/公斤;103CFU/克)(在下表中稱為組成物1-103)
基礎日糧包含用於第1-22天之下列起始者飲食及用於第22-42天之下列完成者飲食。
下列表5中之結果顯示組成物1在106CFU/克之水準下可改善雞之體重增加。在21-42天期間及全部生長期(1-42天)中飼料效率改善。下列圖表中,ADG係指平均日增重,ADFI係指平均每日攝食量。
為了測定枯草芽孢桿菌QST713在動物飼料造粒過程中的穩定性,製備含組成物1之動物飼料顆粒並在不同溫度下測試樣本。對照組飼料含有表6中所示之成分,而實驗飼料則補充以8%之組成物1。
將成分在福貝里(Foberg)混合器中,在周圍溫度下混合,然後加熱至不同的靶的溫度並將其維持在該溫度約30秒,再將其以約2000磅/小時,通過5/32”x”製粒機鋼模(Pellet Die)造粒。在整個混合器之10個不同的地方採取10個樣本。於65℃、75℃、80℃及85℃之目標溫度下從同一750磅之批中採取小丸樣本。
將混合物樣本稀釋並靜置5分鐘使其完全濕潤。將顆粒樣本在磷酸鹽緩衝液中浸泡30分鐘,以回復QST713細胞。將稀釋之樣本進行平皿接種以測定菌落形成單位。如下列表7所示,從混合物至造粒階段的菌落形成單位減少不明顯。
利用750頭在乳豬圈中之豬進行飼料顆粒形式之QST713的試驗。在將飼料藉由標準過程造粒前將組成物1添加至飼料中。標準造粒過程之前和之後的QST713 CFU的硏究結果與上述實例4中所得之結果相符合,並顯示出QST713之CFU在造粒後並沒有顯著減少。
近似起始重量/豬為10磅,豬的增長目標為約40磅。將包含標準飲食且無任何抗生素或芽孢桿菌之對照組治療品餵食給約250頭豬。另250頭豬接受標準飲食加上1x106CFU枯草芽孢桿菌QST713/克飼料。第三組之250頭豬則被餵食1x107CFU枯草芽孢桿菌QST713/克飼料。與對照組相比較,第三組中被剔除之豬隻的數量明顯減少。剔除之執行涉及將不太健康或太小之豬隻從餵養指定之治療產品中移除或將其安樂死。
利用肉雞進行使用組成物1作為飼料添加劑之試驗,每窩地面圈欄使用50隻雞,每一治療使用6個圈欄。將組成物1以每噸飼料中91克組成物1之比例(約6.64x1011CFU/噸)添加到家禽之標準飼料(不含其他益生菌或抗生素)中。在硏究之第19、20和21天以產氣莢膜梭狀芽孢桿菌挑戰對照組之一及投服補充以組成物1之飼料的肉雞組。在整個研究工作中記錄重量並顯示於下列表8中。測定飼料效率並以飼料轉化率報告於下列表9中。以死亡和移除雞隻之重量調整飼料轉化率。在硏究之第22天,自各圈欄選出5隻家禽,殺死後稱重,並檢查出現壞死性腸炎(NE)器官損害的程度。根據0到3分之級別計算NE之得分,0為正常而3為最嚴重。在表8和9中,欄中具有上標之平均值差異顯著(P<0.05)。SEM為LSMEANS之標準差。
利用第二種枯草芽孢桿菌QST713之調製劑進行試驗,以測試生長效能之改善。完全依照上述,經由醱酵,濃縮該醱酵液、乾燥後藉由滲濾過程清洗以去除殘餘之醱酵基質和代謝物來製備此粉末調製劑,如此,設組成物大體上係由細胞-主要是孢子及一些營養細胞所組成。此組成物含有14.6%濃縮、乾燥之清洗過的培養物及85.4%調製劑惰性物質(選自在上述發明之詳細說明中的可能選項)及約1.0x1010CFU枯草芽孢桿菌/克,此文中應稱之為組成物2。組成物2在實例3-6所述之試驗中係代替組成物1且預料結果將與上文中以組成物1所取得者相同。
測試組成物1以測定在海水利NaCl中的存活力。製備三種濃度之人工海水;10ppt、30ppt、50ppt;每一種濃度4管25毫升。製備具三種濃度之NaCl的營養液體培養基;1%、3%及5%;每一種濃度4管25毫升。在接種前將海水及營養液體培養基藉由高壓滅菌法消毒。將0.5克組成物1溶解在10毫升DI水中以製備組成物1之懸浮液。將等分(0.5毫升)之懸浮液接種在該三種濃度之每一種濃度的海水及液體培養基中。據估計,管中含有>107CFU/毫升(菌落總數=菌落形成單位)。製備具1%營養液和1%氯化鈉之稀釋瓶(每瓶99毫升)並藉由高壓滅菌來消毒。根據製造商的指示製備營養瓊脂;製備15x100毫米盤以供培養盤之菌數測試,每一測試使用一個培養盤加未經接種之對照組。
將試管在搖動培養器中,以125rpm在28℃下培育14天。在第0、2、10天採取用於再次培養之樣本。在第0天測試所有試管;在第2及10天僅測試海水和NaCl之2種最高濃度。在第0天將10微升原始試管中之稀釋液(=10-2稀釋液),以及在第2及10天將100微升在1%營養液體培養基/1%NaCl中配製之10-2和10-4稀釋液進行平皿接種以取得平皿計數。因此,所得之計數實際上係為10-3及10-5之水準。將培養盤在28℃培育。在24及48小時觀察菌落。
利用Spectronic20D+儀器,以12x75聚苯乙烯分液收集管作為分光比色液槽,經由在660波長下測量各樣本之吸收度來取得混濁度讀數。測試樣本之製作係在第0天時自各試管製備1:10稀釋液(取0.5毫升加至4.5毫升之1%鹽水中,且在第2及10天時測試5毫升之10-2和10-4稀釋液的24小時再次培養液)。此外,濁度讀數係在將第2天之稀釋液培育至第8天時取得。
平皿培養及濁度讀數二者指出孢子持續存在至少10天,僅減少很少或根本未減少。
在24及48小時讀取培養盤。在24小時,該10-3培養盤之細菌生長達到融合。該10-5培養盤較稀,但每一培養盤仍有~1000個菌落。48小時之前,所有培養盤具有密佈之融合生長,因此,在每一原始試管中具有超過108CFU/毫升。第0、2及10天維持此數字。在一濃度範圍內的海水或氯化鈉中生長之培養並未觀察到差異。組成物1之培養在所有測試範圍內均生長良好。未經接種之海水或帶有氯化鈉之營養液體培養基中於任何時間點均無生長。
濁度試驗(吸光度讀數)可得到類似結果,但更難以解釋。原始試管不能直接讀取係因其太混濁,尤其是在最高濃度之海水中。使用1:10稀釋液來取得第0天之讀數。第2及10天之讀值係在用於接種該培養盤之稀釋液上讀取且可從稀釋瓶讀取。由於第2及10天之估計數目高於108/毫升,因此鹽水的濃度對生長幾乎沒有(若有的話)不利影響。
在3種濃度(10ppt、30ppt及50ppt)之人工海水及含3種濃度之NaCl的營養液體培養基(1%、3%及5%)中測試組成物1之持久性。益生菌可在所有濃度下生長且可以大於108/毫升之高數量存活至少10天。海水或液體培養基中之鹽的濃度並不影響孢子萌發和生長之能力。
將約14克之虹鱒魚分為兩組,每組各20條魚。以標準魚飼料餵養對照組,但治療組係接受魚飼料及1x106CFU枯草芽孢桿菌QST713/克飼料。與對照組相比較時,預計治療組將顯示出體重增加。
為了測定QST713對已知之對蝦(Penaedae)和長臂蝦科(Palaemonidae)的蝦和明蝦之病原菌的抑製作用,測試組成物1及2對抗自培養蝦分離出之三種病原菌:副溶血性弧菌、溶藻弧菌和創傷弧菌,以及來自蝦之致病真菌,茄病鐮刀菌。製備組成物1和2之貯存溶液,此係藉由將0.2克之配製的粉末加入1.8毫升之無菌蒸餾水中來製備,如此,各溶液含有約1x109CFU枯草芽孢桿菌/毫升。
將來自生長在薩布羅-右旋糖(Sabouraud-Dextrose)瓊脂上之茄病鐮刀菌的5天大培養之分生孢子收集在無菌2%氯化鈉中。將弧菌生長在37℃之盧里亞液體培養基(Luria Broth)基質上。在30℃之米勒頓(Mueller Hinton)瓊脂或海洋液體培養基2216基質上增加海洋細菌亞株,然後培養在30℃,補充以1-3%氯化鈉之胰蛋白酶大豆液體培養基(TSB)中。將副溶血性弧菌菌株選擇性生長在42℃之硫代硫酸鹽-檸檬酸鹽-膽鹽瓊脂上,再培養在30℃,補充以3%氯化鈉之TSB上。
將測試有機體(弧菌和鐮刀菌)在單一支持性瓊脂盤上劃線(各在一平分瓊脂盤的單一線條上)。令有機體乾燥一整夜。然後,以上述之組成物1或組成物2之懸浮液在經接種之二組瓊脂盤上劃線(其係垂直擦拭測試之有機體)。將劃線之培養盤在36±2℃下培養一整夜。預料QST713可抑制數種致病性弧菌和鐮刀分離株。此外,在某些情況中,預料枯草芽孢桿菌QST713可顯示出超越病原菌之積極競爭性過度生長。
除非另有規定,此文中之所有技術和科學名詞具有與本發明所屬技藝中之一般技術人士所理解者相同的含義。雖然任何類似或等同於此處所描述者之方法和材料均可用來實踐或測試本發明,首選之方法和材料為此文中所描述者。此文中所引用之所有出版物、專利和專利出版物之全文均納為本文所有目的之參考資料。
此處所討論之出版物僅提供其在本申請案提交日期前之揭示內容。此文中之任何內容均不應被解釋為承認本發明不能憑藉先前發明而先於此類出版物享有權力。
雖然本發明已連結其特定較佳體系來描述,可理解的是本發明可有進一步之修改,且本申請案欲涵蓋任何,一般而言,依循本發明原則之變化、用途或改編且包括那些偏離本揭示內容但在本發明所屬技藝之已知或習知操作範圍內以及可能適用於上文所提出之基本特點和如下附屬專利範圍中的內容。
第1圖顯示枯草芽孢桿菌QST713之不含細胞製品於對抗不同梭狀芽孢桿菌分離株之效力的測試結果。
第2圖表示枯草芽孢桿菌QST713之經熱處理的不含細胞製品於對抗不同梭狀芽孢桿菌分離株之效力的測試結果。
第3圖顯示枯草芽孢桿菌QST713之不含細胞製品於對抗不同李斯特菌分離株之效力的測試結果。
第4圖表示枯草芽孢桿菌QST713之經熱處理的不含細胞製品於對抗不同李斯特菌分離株的效力之測試結果。
第5圖顯示枯草芽孢桿菌QST713之不含細胞的製品於對抗不同沙門氏菌分離株之效力的測試結果。
第6圖表示枯草芽孢桿菌QST713之經熱處理的不含細胞製品於對抗不同沙門氏菌分離株的效力之測試結果。
第7圖顯示其上為枯草芽孢桿菌QST713(垂直)和不同產氣莢膜梭狀芽孢桿菌(水平)分離株之交叉平皿劃線以測試QST713對抗病原菌之效力的瓊脂盤。
第8圖顯示其上為枯草芽孢桿菌QST713(垂直)和多種不同空腸彎曲菌(水平)分離株之交叉平皿劃線以測試QST713對抗病原菌之效力的瓊脂盤。
Claims (14)
- 一種枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)QST713或枯草芽孢桿菌QST713之突變株於製備用於家禽以增加體重或全部生長期之飼料利用效率的組成物之用途,其中該枯草芽孢桿菌QST713之突變株具有與枯草芽孢桿菌QST713至少95%之DNA序列一致性和枯草芽孢桿菌QST713之所有識別特徵。
- 一種枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)QST713或枯草芽孢桿菌QST713之突變株於製備用於家禽以減緩腸病原菌生長的組成物之用途,其中該枯草芽孢桿菌QST713之突變株具有與枯草芽孢桿菌QST713至少95%之DNA序列一致性和枯草芽孢桿菌QST713之所有識別特徵。
- 如申請專利範圍第1或2項之用途,其中該組成物包含枯草芽孢桿菌QST713。
- 如申請專利範圍第2項之用途,其中該腸病原菌係選自梭狀芽孢桿菌屬(Clostridia spp.)、彎曲桿菌屬(Campylobacter spp.)、李斯特菌屬(Listeria spp.)或大腸桿菌。
- 如申請專利範圍第1或2項之用途,其中該家禽為肉雞。
- 如申請專利範圍第1或2項之用途,其中該家禽為產蛋雞。
- 如申請專利範圍第1或2項之用途,其中該組成物進一步包含載體。
- 如申請專利範圍第1或2項之用途,其中該組成物係與動物飼料一起投服。
- 如申請專利範圍第8項之用途,其中該動物飼料成分包含飼料蛋白。
- 如申請專利範圍第9項之用途,其中該動物飼料成分進一步包含飼料碳水化合物。
- 如申請專利範圍第1或2項之用途,其中該組成物進一步包含飲用水。
- 如申請專利範圍第8項之用途,其中該組成物之投服率為每克動物飼料約1x103CFU枯草芽孢桿菌QST713至每克動物飼料約1x1010CFU枯草芽孢桿菌QST713。
- 一種用於家禽以增加體重或全部生長期之飼料利用效率之組成物,其包含(i)約1x103CFU/克動物飼料至約1x1010CFU/克動物飼料之枯草芽孢桿菌QST713量及(ii)包含飼料碳水化合物和飼料蛋白之動物飼料。
- 一種用於家禽以減緩腸病原菌生長之組成物,其包含(i)約1x103CFU/克動物飼料至約1x1010CFU/克動物飼料之枯草芽孢桿菌QST713量及(ii)包含飼料碳水化合物和飼料蛋白之動物飼料。
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