专利名称：白色蛋白质面筋粉及使用方法
交叉参考本申请与2001年8月21日提交的并且系列号为60/313,481的US临时申请有关。
背景技术：
本发明涉及新的、低磷、低色素染色(叶黄素)的高度易消化性白色蛋白质面筋粉在饲养操作、特别是水产养殖中用作配料的新用途。这种白色蛋白质面筋粉是将具有独特特征的本性保留型白色玉米杂交种进行湿法研磨而获得的。这种新型产品的开发涉及许多跨各种学科的选择准则，这些学科包括植物育种、工业加工、饲养操作和环境问题。
本文中，用来阐明本发明背景或就实践问题而提供附加细节说明的公开文献和其它材料，均引入本文作为参考并且为方便起见，在所附的参考文献中分别进行了归总。
植物育种的目的是开发新的、独特的且优越的玉米自交系和杂交种。一般来说，杂交种玉米品种的培育包括三个步骤1)从各种种质库中选择植物，以便进行初期育种杂交；2)让从育种杂交中选择的植物自交数代，以便产生一系列自交系，其尽管彼此不同，但纯育并是高度均匀的；并且3)将所选择的自交系与无关的自交系杂交，以便产生杂交种后代(F1)。育种者通过杂交、自交和突变在理论上可以产生数十亿个不同的遗传组合。
玉米育种者所面临的最重要的任务之一是需要对新培育出的实验材料进行评价。这项任务的难点在于区分遗传效果和环境效果。通常的过程是在持续两年或三年的性能试验中在最少六个地方对材料进行评价。更多的地方是优选的，但是可利用的资源决定着数量。测试地点应当位于新培育材料可能上市销售的地区。
大部分植物育种者使用筛选型试验，来排除明显较差的遗传型。经常是，在少数几个地方观察大量的很多遗传型。有时，包括接种盛行性叶病和茎腐烂病原体。那些在严酷测试条件下存活下来的杂交种通常要在更大的带形地测试中生长，由农民来进行评价。如果反应得到赞许，则将所选择的杂交种投入小批量种子生产，并且在放入大型生产之前还要进入国家品种试验(state variety trials)。
通过遗传方式可以改变玉米粒，使得在淀粉、蛋白质、油、粒壳厚度、粒硬度、胚尺寸、粒大小和颜色方面得到改进。这就产生另一套测试产品用的参数，这些参数被设计成由玉米加工者使用来生产特定的价值增加的产品或副产品。
得自普通马齿形或硬质玉米的淀粉由73％支链淀粉(具有支化分子的淀粉部分)和27％直链淀粉(具有线形分子的部分)组成。蜡质种玉米(具有wx基因)首先在中国发现，但是蜡质突变也在美国马齿形品系中发现。从这个突变中获得的淀粉是100％支链淀粉。
胚乳突变体直链淀粉-增量基因(ae)是R.P.Bear在1950年(Vineyard等，1958)发现的。它可将淀粉中的直链淀粉部分增加至50％和50％以上。这种玉米的粒可表征为失去光泽、半透明和部分饱满外观。这种ae基因，加上改性剂，可使直链淀粉含量达到50-80％，但是直链淀粉含量可以稳定在各种中等水平下。
一些改变氨基酸平衡的胚乳突变体已被鉴定出来。其中最重要的是opaque-2。Mertz等(1964)报道了opaque-2可降低胚乳中的玉米醇溶蛋白并且增加赖氨酸。其它具有类似效果的突变基因是floury-2和opaque-7。
具有opaque-2基因的玉米粒可表征为软质、白垩色、非透明外观，具有非常少的硬玻璃状或角质(horney)胚乳。这种类型的玉米粒更易受粒腐败、昆虫、啮齿动物和收割机器的破坏。
单交杂交种中增加赖氨酸和蛋白质的另一来源是由Strissel等(专利号5,082,993)发现的。这种营养含量增加是以显性方式遗传下来的，而不像opaque-2基因是隐性性质，并且它不是突变。这种获得专利权的自交品种得自于外来的种质源，并且不仅可增加蛋白质含量，而且蛋白质更易消化。
成熟的玉米粒具有四个容易分离的部分芽冠(tip cap)、粒壳(pericarp)、胚乳和胚芽。玉米的主组分是淀粉，其98％在胚乳中(Earle等，1946)。以一个完整的玉米粒为基准，淀粉含量是72-73％。胚乳中还含有74％的玉米粒蛋白质，其绝大部分是不溶性的储藏蛋白。
胚芽是脂类的主要贮藏处，其中贮藏了总玉米粒脂类的83％。胚芽脂类的大部分是三酰甘油酯，其在抽提时产生公知的商业玉米油。胚芽，是具有潜在代谢活性的组织，含有70％的玉米粒糖和26％的玉米粒蛋白质。胚芽蛋白质的大部分是白蛋白或球蛋白，并且可能是细胞酶器的组分。
玉米胚芽中还富含对胚芽早期生长来说是必需的无机元素。胚中含有78％的玉米粒无机物，其中无机磷是最丰富的。它大多数是以植酸(肌醇的六磷酸酯)的钾-镁盐形式存在。植酸钙镁是磷的重要贮藏形式(Hamilton等，1951；O’Dell等，1972)，其通过植酸酶释放，以引发胚的发育。玉米中超过80％的磷是呈植酸盐的形式。玉米胚芽中含有整个玉米中存在的植物酸盐的接近90％。
在单胃动物(如猪、鸡和鱼)饲料中使用谷物和油种籽产品的一个相关问题是植酸盐的存在。植酸盐形式的磷是从营养方面讲是不能利用的，并且排泄至粪便中。因此怀疑当来自舍饲动物饲养操作的粪肥沥滤至地面中，并且从中沥入湖泊、河流和海湾中时，它促使一些生态系统营养物的富集。
在鲶鱼饲养中，植酸盐的排泄物通过微生物降解，由此释放出结合的磷，有利于池塘中的藻类生长。在鳟鱼饲养中，过去几年里，降低饲料中的磷含量大大减少了通过尿排泄的可溶性磷的量，但是在粪便中排泄的不溶性磷的量方面几乎没有发生变化。
在含有1.6％总磷的鳟鱼饲料中，植酸盐形式的磷占总磷的0.22％。饲料制造商现在正在减少鱼粉的量并且用大豆、小麦和玉米基料的蛋白浓缩物取代之。这些浓缩物的总磷含量较低，但是由于植酸盐而使可利用性磷含量也较低。在其中2/3的鱼粉用植物蛋白质源取代的鳟鱼饲料中，植酸盐形式的磷可能占饲料中总磷的一半或更多，从而增加了排泄物性的磷损失。
植酸盐对饲料构成成分具有其它可能的影响，这主要与其能够直接和间接地与某些无机物(特别是钙、镁、锌和铁)相互作用有关，从而减少了它们被动物的可利用性(Underwood，1962；Momcilovic和Shahl，1976)。例如，钙结合的植酸盐可增加与微量无机物的螯合作用，特别是与锌的螯合作用，从而形成同沉淀物，使得锌不能被动物或鱼所利用。
Richardson等(1985)展示了当将植酸钠添加至大鳞大麻哈鱼幼鱼饲料中时，锌的可利用性大大降低，并且结果是鱼儿患上白内障。在斑点叉尾鮰中，在饲料中仅补充1.1％植酸就必需得增加膳食中预防缺乏征候所必需的锌的量，所增加的量是半纯化膳食中所需要量的10倍(Gatlin和Wilson，1984)。
普通鱼饲料成分中的磷含量是非常不定的。一些实际用成分中含有有限量的P(例如，血粉中含有0.3％P)，而其它成分中含有非常显著量的P(肉粉和骨粉中含有4-5％P)(NRC，1993)。有机化合物(例如，磷脂和核酸)中所含的磷对鱼来说明显是高度易消化的。植酸(肌醇六磷酸)也是有机化合物，其中所含的磷对鱼而言是不能消化的，因为它们缺乏所必需的酶(植酸酶)。无机物形式的P(诸如磷酸二钙、磷酸二氢钠和磷酸岩)，其消化率随化合物的溶解性程度而不同，所以是非常不定的(Lall，1991)。骨中所含的P(磷灰石)的消化率在鱼品种之间是不定的，并且主要取决于动物的胃部pH(Lall，1991)。对虹鳟而言，其是具有真(酸)胃的鱼，骨P的表观消化率系数(ADC)似乎是在40-60％之间。对无胃的鱼，如鲤鱼而言，骨P的ADC似乎更低(Lall，1991)。其它因素，如颗粒粒度、饲料加工技术和酶处理，也已知影响P的ADC(Lall，1991)。
许多研究显示，膳食中掺加微生物植酸酶可改进含植酸的鱼饲料中的P的ADC(Rodehutscord和Pfeffer，1995；Oliva Teles等，1998；Vielma等，1998；Forster等，1999)。这种酶的活性受环境温度影响并且其活性在低水温下非常有限(Forester等，1999)。此外，这种酶对热敏感并且在制丸和在标准商业条件下挤出的过程中容易受到破坏。
消化率和数量都决定着喂养给鱼的P的结局。膳食中未消化的P部分被鱼通过粪便排泄。被动物消化的P部分被吸收，在生长过程中沉积在鱼的体内(骨，鳞、肉等)。大量的实验证据表明，使生长最大化并且使磷的沉积和骨的矿化最大化是必要的。使虹鳟生长最大化所需的磷是0.37％的易消化P，并且磷沉积最大化所需的磷是0.53％(Rodehutscord，1996)。
只接受满足生长所需量的易消化性P的鱼，只排泄极少量的非粪便P，说明鱼所摄取的易消化性P差不多完全指向沉积(Rodehutscord，1996；Vielma和Lall，1998；Bureau和Cho，1999)。有证据说明P的利用性效率随着易消化性P含量从生长最大化所需量增加至P沉积最大化所需量而趋于降低(Rodehutscord，1996；Rodehutscord等，2000b)。可利用的数据的解释说明，以生长最大化所需的量喂养含有易消化性P的膳食可导致最小非粪便P排泄，以最大P沉积所需的量喂养含有易消化性P的膳食可导致显著的非粪便排泄。
自养鱼业开始以来，鱼粉(fish meal)便是所养殖的肉食性鱼的饲料中使用的主要蛋白源。鱼粉用不是用于人消费的鱼群来生产，并且每年全球产量为6.5百万公吨(mmt)/年(Hardy和Green，1999)。传统上，秘鲁和智利占每年全球产量的大约35％，使用凤尾鱼(anchovies)和金枪鱼。周期性地，在El Nino年，海洋温度和洋流引起鱼群离开海岸，超出了捕鱼区，秘鲁和智利的产量便下降超过80％。在发生这种情况的年度里，全世界的鱼粉产量下降，通常下降至4-4.5mmt，并且鱼粉的价格增加至超过$600/mt，是其最低价值的两倍。如果其他鱼粉生产国在El Nino年的捕鱼业经历衰退，则供应/需求状况变得更糟。
当全球鱼粉产量下降时，饲料生长者转向代用型蛋白质，如来自谷物和油种籽的炼制产物(rendered products)和蛋白浓缩物。在炼制产物中，将家禽副产物粗粉、肉粉和骨粉、血粉和羽毛粗粉用于动物和鱼饲料中。大豆粉(去皮)是用于动物饲料的来自油种籽的主要蛋白源。玉米面筋粉(corn gluten meal)是得自谷物的主要蛋白源。其它代用品包括低芥酸菜籽粗粉、大豆蛋白浓缩物和小麦面筋，但是价格限制了大豆蛋白浓缩物和小麦面筋的使用(Hardy，1999)。
水生动物饲料现在每年消费全球鱼粉产量的25％以上，从八年前的10-12％上升至今(Hardy，1999)。家禽饲料使用全球产量的50％，猪15％，并且其余的用于宠物饲料、瘤胃旁路蛋白质(rumen by-pass proteins)和小品种的饲料。按照推测，据估计水产养殖的不断成长将会增加全球鱼粉的比例，用于鱼和虾的饲料。然而，大部分观察家认定，鱼饲料中所用的鱼粉的百分比将会降低。在这个假设之下是第二个假设，即代用型蛋白源将会替代鱼粉。目前，水产养殖中三个种类的饲料占水产养殖饲料中所用鱼粉的70％鲑鱼、虾和鳟鱼。
据评价，黄色玉米面筋粉作为鱼粉代用品用于鱼得到中等程度的成功。Weede(1997)发现，玉米面筋在虹鳟饲料中可以取代25％的鱼粉，取代50％或更多将会导致饲料的摄取量和生长降低。Skonberg等(1998)报道，使用在鳟鱼饲料中使用超过15％的玉米面筋粉会引起鱼肉变黄，并且大部分鳟鱼饲料制造商在饲料中将玉米面筋粉限制至5％或者干脆避免使用之。玉米面筋蛋白质据报道相对很好被虹鳟和太平洋大麻哈鱼消化，但磷的可利用性低(Sugiura等，1998)，可能是由于植酸的原因。由此，之所以在鲑鱼和虾的饲料中限制使用玉米面筋粉是由于存在叶黄素色素和植酸。如果这些问题得到解决，则潜在的市场(以在饲料中使用25％计)是大约900,000mt用于大麻哈鱼、虾和鳟鱼。在其它种类中这个潜在的市场存在至少两倍，尤其是欧洲seabass、gilthead sea bream、yellow tail和亚洲的各种淡水鲇鱼品种。
黄色玉米面筋粉得自于玉米的湿法研磨过程。湿法研磨工艺的主要产物是食用和工业用淀粉和甜味剂。副产物包括玉米油和饲料产物玉米面筋饲料(corn gluten feed，CGF)、玉米面筋粉(corn glutenmeal，CGM)、玉米胚芽粉和凝缩发酵玉米提出物(浸渍玉米浆(steepliquor))。将胚芽用溶剂提取，以便回收油，并且将提取过的胚芽粉用于饲料产品中。通过离心从淀粉中分离出面筋，得到含69-72％(干物质计)总蛋白质的物料流，将其干燥，变成60％蛋白质CGM。其是高度易消化的，含有4,131kcal/kg干物质的可代谢能量(ME)(对小鸡而言)，并且是可利用性胡萝卜素(49-73mg/kg)和叶黄素(244-550mg/kg，干物质计)的丰富来源。其粗蛋白质是高度易消化的，是蛋氨酸和胱氨酸的良好来源，但是赖氨酸和色氨酸含量非常低。黄色面筋粉的平均磷含量为0.78％(干物质计)(玉米化学和技术，1987)。通过蒸发，将浸渍过程中从玉米中除去的可溶物浓缩，并且称作浸渍玉米浆。将玉米麸(纤维)、玉米胚芽粉和浸渍玉米浆合并，形成具有18-21％典型蛋白质含量的CGF。
普通黄色马齿形玉米是加工用的主要玉米。其的淀粉具有27％直链淀粉(线形葡萄糖聚合物)和73％支链淀粉(支链葡萄糖聚合物)。
硬质玉米(其是生长在南美的一种普通玉米品种)得到成功地加工，虽然它即使经过50-60小时的浸渍不能软化。其淀粉产率略小于常用玉米，但其品质较好并且直链淀粉-支链淀粉之比与普通马齿形玉米相同。在美国没有对硬质玉米进行过加工。
蜡质种玉米(waxy corn)，一种基因突变体，含有完全由支链淀粉组成的淀粉。它可以按与常用玉米相同的方式加工，作很少的调整。糊化温度较低，从而该工艺必须冷却约3℃。淀粉和面筋的分离较容易，但淀粉产率仅为常用玉米的90％。在美国，通过湿法研磨加工的玉米中，约1.5％的玉米是蜡质型。
另一种在商业上加工的基因突变体品种是高直链淀粉含量玉米，所含的淀粉中60-70％是直链淀粉。与蜡质种玉米相同，农民必须让其在远离其它品种玉米的田地中生长，以便防止交叉传粉，然后在收获后还得单独处置之，以便避免混杂。与蜡质种玉米需要较低温度不同，加工温度应当比常用玉米高3℃。需要较长的浸渍时间，淀粉-面筋分离和淀粉过滤较困难，并且淀粉产率仅为常用玉米的80-90％。在美国，用湿法研磨的玉米中仅有约0.2％是这种高直链淀粉品种。
白色玉米杂交种大多数情况被干法研磨或者用于其它食物制品中，并且通常是为硬胚乳而育种的，使得它们不适合于工业湿法研磨目的。传统上，只有少量的白色玉米被湿法研磨，来生产具有非常亮白色程度的特殊产品。为经济可行，所得特殊淀粉的价值不仅必须解决生产额外费用，而且还必须补偿面筋粉的价值降低。在美国市场上，额外费用是为面筋粉而负担的，因为黄色类胡萝卜素是家禽工业所想要的。着色的价值被认为是$0.03-$0.07每磅面筋粉或$0.08-$0.19每蒲式耳。
传统上讲，干法和湿法研磨工业是根据诸如粒的硬度、颜色、应力开裂量、薄度(thin)、测试重量、粗面粉(gist)与胚芽比、密度和粒壳去除度来选择品种的。所有批准的杂交种一般来说是按随机方式收集和加工的。
发明概述本文所描述的本发明涉及白色蛋白质面筋粉(white proteingluten meal)的新用途，其中所说的白色蛋白质面筋粉是将一种或多种具有特定性状的本性保留型白色玉米杂交种湿法研磨所产生的。
本发明包括白色蛋白质面筋粉在水产养殖饲料工业中的用途，同时可以应用于其它牲畜养殖。使用这种新的配料对内的品质、肉中的营养沉积具有影响并且具有潜在的有利于环境的效果。
本发明还包括选择具有特定谷物组分的白色玉米杂交品种，例如，胚乳的蛋白质特征、淀粉特征、叶黄素、磷和与白色蛋白质面筋粉分离和形成有关的湿法研磨性状。
因此，第一个方面，本发明涉及具有磷含量为约0.30％-约0.60％范围的白色蛋白质面筋粉。该白色蛋白质面筋粉还可以具有范围在约2.5mg/Kg-约80.0mg/Kg内的小于80mg/Kg的叶黄素含量。该白色蛋白质面筋粉中还可以具有范围在约0.03-约3.0mg/Kg内的小于3.0mg/Kg的β-胡萝卜素含量。本发明蛋白质的表观消化率系数(apparent digestibility coefficients，ADC)在约80.0％-约96.0％范围内。最后，以干物质计(DSB)，白色蛋白质面筋粉中的粗蛋白质含量大于70％，其范围为约70.0％-约85.0％。
第二个方面，本发明涉及白色玉米面筋粉的生产方法，该方法包括a)选择总谷物磷含量小于0.28％的白色玉米谷物(white corngrain)；并且b)将所说的谷物湿法研磨(wet milling)，以便产生白色蛋白质面筋粉。
白色玉米谷物中还可以具有在约2.0mg/Kg-约5.3mg/Kg之间范围内的小于5.3mg/Kg的叶黄素含量。这种白色玉米还可以具有在约0.02μg/100g-约0.10μg/100g范围内的小于0.10μg/100g的β-胡萝卜素含量。最后，所选的这种白色玉米中粗蛋白质含量在经过湿法研磨后大于70％(DSB)，其范围在约70％-约85％之间。
第三个方面，本发明涉及含有1％-60％白色蛋白质面筋粉的动物饲料。这种动物饲料优选含有12％-24％的白色蛋白质面筋粉。更优选，动物饲料含有24％-50％的白色蛋白质面筋粉。这种动物饲料在需要高度可消化性蛋白源、同时需要增加磷的利用性以及不需要叶黄素色素的应用中特别有用。一种这样的应用是水产养殖。
第四个方面，本发明涉及动物饲养方法，该方法包括给动物饲喂含有1％-60％白色蛋白质面筋粉的动物饲料。该动物饲料优选含有12％-24％的白色蛋白质面筋粉。更优选，动物饲料中含有24％-50％的白色蛋白质面筋粉。在一个优选的实施方案中，动物饲养是水产养殖。
第五个方面，本发明涉及在动物饲养操作中减少磷的损失的方法，该方法包括给动物饲喂含有1％-60％白色蛋白质面筋粉的动物饲料。该动物饲料优选含有12％-24％的白色蛋白质面筋粉。更优选，动物饲料中含有24％-50％的白色蛋白质面筋粉。在一个优选的实施方案中，动物饲养操作是水产养殖。
第六个方面，本发明涉及在动物饲养操作中增加动物肉中磷保留率的方法，该方法包括给动物饲喂含有1％-60％白色蛋白质面筋粉的动物饲料。该动物饲料优选含有12％-24％的白色蛋白质面筋粉。更优选，动物饲料中含有24％-50％的白色蛋白质面筋粉。在一个优选的实施方案中，动物饲养操作是水产养殖。
优选实施方案的详细描述本发明包括新配料，白色蛋白质面筋粉，在水产养殖饲养操作中取代鱼粉作为替代蛋白源从而降低总磷投入量并且增加磷在肉中的保留率的用途。除此之外，这种产品几乎完全不含叶黄素色素，并且产生白色的鱼肉片，而不是当使用了6％以上的黄色面筋时便产生的带有黄色的肉片。
本文中使用了以下定义。
β-胡萝卜素含量β-胡萝卜素的总量。β-胡萝卜素具有40个碳的骨架，并且是在玉米中主要的维生素A原类胡萝卜素。
玉米面筋饲料(corn gluten feed，CGF)具有中等蛋白质含量并且所有类别的牲畜和家禽都爱吃的一种饲料配料。CGF中不含任何面筋。它由纤维部分(麸质)、浸渍玉米浆(steep liquor)和(当可利用时)胚芽粉组成。它通常含有最少21％的粗蛋白质和大约的15％淀粉。
玉米面筋粉(Corn Gluten Meal，CGM)一种饲料配料，其是从谷物胚乳部分中分离淀粉而产生的脱水蛋白质物料流(stream)。它具有高营养密度并且其市售产品中通常含有最少60％的总蛋白质。它是高度易消化的，并且是胡萝卜素(49-73mg/kg)和叶黄素(244-550mg/kg)的丰富来源。
粗蛋白质含量存在于植物物质中的总的含氮物质。蛋白质＝N×6.25。
干物质基(DSB)以零含水量为基准测量。
饲料效率(FE)本文中，饲养研究中的饲料效率是通过将湿重量增量除以干饲料摄取量来测定的。具有最高数值的膳食具有最好和最高饲料效率。
具有特定性状的本性保留型白色玉米杂交种(Identity PreservedWhite Corn Hybid)通过如下体系生产的白色玉米杂交种谷物其中玉米栽培者购买特定的白色玉米杂交种，让其单独生长，以防止受黄玉米或其它不同白色玉米污染，将谷物用较低温度干燥，以保持谷物温度小于140°F，然后将谷物储存在单独分开的储藏器中，以保持其纯度。
磷含量无机元素磷的总量。其大多数以植酸(肌醇的六磷酸酯)的钾-镁盐形式存在。
磷的沉积率在生长过程中被动物消化的磷中被动物体吸收并且沉积在动物体(骨、鳞、肉等)内的磷的百分率。膳食中未消化的P部分排泄在粪便中。“磷的沉积率”与“磷保留率”具有相同含义。
蛋白质功效比本文中，饲养研究中的蛋白质功效比是指湿重量增量除以蛋白质摄取量。膳食中蛋白质能得到最佳利用的膳食具有最高数值。
比生长速率本文中，比生长速率是通过将增重的重量除以天数来测定的。显示最高计算值的膳食具有最好的生长速率。
白色蛋白质面筋粉一种通过将白色玉米杂交种湿法研磨而获得的蛋白质饲料配料，在此湿法研磨中，典型地将谷物分离成五种分开的部分(segments)蛋白质、淀粉、纤维、胚和浸渍玉米浆。白色蛋白质面筋粉主要得自于玉米粒的胚乳部分并且蛋白质含量高于70％(以干物质计)。该蛋白质部分是高度可消化的，具有约0.30％-约0.60％的低磷含量并且含有约0.03mg/Kg-约3.0mg/Kg范围内的非常低含量的β-胡萝卜素和/或约2.5mg/Kg-约80mg/Kg范围内的低含量叶黄素。
叶黄素含量黄色类胡萝卜素色素的总量。
白色蛋白质面筋粉的开发起因于鉴定出被称作1851W的特定白色杂交种，该杂交种不仅具有特殊的内在谷物性状，而且通过工业湿法研磨还产生价值增加的副产品。
玉米杂交种，1851W，是一种具有专有权的单交白色玉米品种，由Wilson Genetics，L.L.C.培育。该杂交种自各种自交杂交(inbredcrosses)，根据一种或多种谷物特征选择而来，例如，颜色、产量、粒的硬度、芽冠的光滑度、粒的大小和形状均匀性、胚乳的蛋白质特征和淀粉的特征。1851W的内在谷物性状包括约9.3％-约11.7％的较高谷物蛋白质含量、具有50.2％直链淀粉和49.8％支链淀粉这种独特组合的致密淀粉、提高的非常易消化的胚乳蛋白质(9.05％)、低含量的胚乳磷(0.07％)和高含量的总膳食纤维(10.7％)，以干物质计。这些性状可以使用常规的育种技术在其它白色玉米杂交种中选择。
与白色玉米在湿法研磨应用中表现较差(如果有的话)的预计相反，当用标准湿法研磨方法时，1851W杂交种意想不到地表现出优越的性能。更具体说，1851W的谷物组分(淀粉，纤维，蛋白质和胚)，与其它白色玉米以及很多黄色马齿形玉米相比，分离起来更干净和更容易，导致提取出的产物更纯。据信当用标准湿法研磨方法时，1851W杂交种的这种优越性能可归因于1851W杂交种具有特殊的谷物性状。被测试的具有相同特殊谷物性状的其它杂交种当用标准湿法研磨方法时也具有优越的性能。
当考虑在湿法研磨加工过程中将玉米粒分离成各组分时，玉米粒内的无机物的沉积是重要的。在1851W谷物中，胚乳中含有0.07％磷，而胚中含有0.79％。所以，如果可以将胚完整无损地提取并且与胚乳分开，则从胚乳中获得的面筋(其基本上是蛋白质)具有低磷含量。
1851W的谷物特征的意想不到的组合，及其用湿法研磨时的特性，产生了在饲料业中具有新用途的白色蛋白质产物。
实施例实施例1杂交种1851W的湿法研磨分析由湿法研磨1851W(Colorado Sweet Gold，Johnston，Colorado)制得的本发明的白色蛋白质面筋粉，并且与黄色玉米面筋进行比较，如表1所示。这种分析是按照Experiment Station ChemicalLaboratories(University of Missouri-Columbia，Columbia，Missouri)使用的标准程序根据AOAC标准来完成的。本发明的白色蛋白质面筋粉具有较高的蛋白质、较少的磷和非常低的叶黄素和β-胡萝卜素含量。表1中的结果不包括胚，因为在形成面筋粉之前其被干净地提取出。表1中所示的数值是以9％含水量为基准的。
表1白色蛋白质面筋vs标准黄色面筋的分析性状 白色蛋白质面筋黄色面筋粗蛋白质(％) 73.31-77.46 68.55-73.57粗脂肪(％) 0.69-1.47 0.87-3.06粗纤维(％) 0.60-0.80 0.60-0.92灰分(％) 1.67-2.90 2.93-4.45ADF(％)2.30 0.96NDF(％)2.82 1.65纤维素(％) 2.15 1.93磷(％) 0.36-0.58 0.67-0.98β-胡萝卜素(μg/100g) 104.0 345.0叶黄素(mg/lb) 5.0-25.0 130.0-170.0实施例2虹鳟饲养试验和实验用饲料的组成大部分鱼粉来源中的磷含量范围为约2.7-约3.8％(食料成分分析表2000版)，而本发明白色蛋白质面筋粉中的磷含量为0.36％-0.58％。将本发明的白色蛋白质面筋粉掺入虹鳟的实验用膳食中，掺入量以6％为增量，范围在0-36％之间。表2汇总了掺入白色蛋白质面筋粉对膳食中磷含量的影响。在表2和随后的表中，本发明的白色蛋白质面筋粉简称作白色蛋白质。
表2实验用饲料中以As-Fed-基准的近似组成(％)处理 含水量 粗蛋白质 粗脂类 灰分磷(phosphorou)鱼粉对照 6.6643.5218.95 7.811.206白色蛋白质-6％7.4642.4918.32 7.861.116白色蛋白质-12％ 6.5041.4917.05 7.771.020白色蛋白质-18％ 6.5942.2617.87 7.720.941白色蛋白质-24％ 6.4143.0217.70 5.510.866白色蛋白质-30％ 6.1443.1718.89 6.340.752白色蛋白质-36％ 6.1743.9618.20 7.280.668实施例3鳟鱼饲喂试验方法和重量增重结果在Hagerman Fish Culture Experiment Station(University ofIdaho)，在重复实验中评价了本发明的白色蛋白质面筋粉作为新饲料掺加成分。从大鱼群中选择虹鳟(均重51g)，算入30条鱼的组中，称重并且放入三十只150升纤维玻璃缸中，每只缸提供4-6l/min未处理的恒温(14.5℃)泉水。使用驯养品系的虹鳟(House Creek品系，College of Southern Idaho)。采纳由计时器和荧光灯来控制的固定的光周期(14-hrs日光10-hrs黑暗)。
在饲养试验中，使用Bozeman鱼技术中心通过蒸煮-挤出(cooking-extrusion)生产的实际鱼饲料，按照Lovell(1998)描述的用于虹鳟的饲料配方，检验白色蛋白质面筋粉。将白色蛋白质面筋粉配入实验用饲料中取代鱼粉，配入量以6％为增量，范围为0-36％，产生七份实验用膳食。使用黄色玉米面筋粉取代6％、12％和18％鱼粉，生产另外的三份实验用膳食。把鱼饲喂至表观上吃饱，每天三次，每周六天。每种膳食平行喂养三缸的鳟鱼，并且将缸与缸之间膳食完全按随机设计安排。
每3周将饲养试验中的小虹鳟鱼成堆称重并且计数，并且从此数据中计算出鱼的生长速率和饲料转化比率。开始时从鱼的公共池中取出试样进行近似和化学分析，并且在结束时从每只缸中(每缸5条鱼，汇集)取出试样进行分析。将来自每缸中的鱼磨碎、干燥并且分析。按照Taussky and Shorr(1953)来测定试样中的磷。如果需要，将数据换算，并且使用方差分析(ANOVA)，用GraphPad Prism，2.0版(GraphPad Software，Inc.，San Diego，CA)，进行统计学意义分析。使用P＜0.05的显著水平并且将缸的均值看作是用于统计学分析的观测单位。
在12周的饲喂试验过程中，虹鳟以正常生长率生长，在显示最高重量增加的处理组中，重量增加了其原始重量的约五倍。如表3所示，在饲喂鱼粉对照膳食(膳食1)的鱼和饲喂含最多24％白色蛋白质面筋粉的实验用膳食(膳食5)的鱼之间没有观察到重量增量的显著差异。
表3喂养12周的虹鳟的重量增量膳食处理 重量增量(g)膳食1-鱼粉对照 264.0a膳食2-白色蛋白质-6％ 254.7a膳食3-白色蛋白质-12％ 240.7ab膳食4-白色蛋白质-18％ 233.0ac膳食5-白色蛋白质-24％ 226.7ad膳食6-白色蛋白质-30％ 185.0cde膳食7-白色蛋白质-36％ 190.3bcdf膳食8-黄色玉米面筋-6％ 257.7a膳食9-黄色玉米面筋-12％234.3aef膳食10-黄色玉米面筋-18％ 243.7a
实施例4饲养试验和磷保留率结果如表4所示，意想不到地，随着鲱鱼粉被白色蛋白质面筋粉所取代，磷的保留率数值显出渐进性和显著性增加。当白色蛋白质面筋粉的含有量为36％时，肉片中的磷保留率为50.4％，是最高的，明显好于鱼粉对照。还值得注意的是，尽管含有36％白色蛋白质面筋粉的膳食具有明显比对照少的磷，但沉积了更多的磷。这清楚地说明，与使用鱼粉相比，白色蛋白质面筋粉中的磷是更可利用的并且更接近沉积所需的鱼营养需求。
表4喂养实验用膳食的鱼的磷保留率值膳食处理 磷保留率(％)膳食1-鱼粉对照32.1±1.3a膳食2-白色蛋白质-6％ 33.0±1.8a膳食3-白色蛋白质-12％ 40.3±4.4ad膳食4-白色蛋白质-18％ 38.5±4.6ad膳食5-白色蛋白质-24％ 41.9±2.8ad膳食6-白色蛋白质-30％ 47.0±8.9bcd膳食7-白色蛋白质-36％ 50.4±4.3bd膳食8-黄色玉米面筋-6％33.4±4.7a膳食9-黄色玉米面筋-12％ 35.7±1.6ac膳食10-黄色玉米面筋-18％ 40.0±1.7a实施例5得自饲养试验的鱼肉片的颜色出人意料地，在喂给含有黄色玉米面筋粉的膳食的鱼与喂给含有白色蛋白质面筋粉的膳食或对照膳食的鱼之间，注意到鱼肉片的颜色有明显差异。鱼肉片的Minolta色度读数(Minolta color readings)支持了对喂给黄色玉米面筋的鱼的肉片中明显黄色色调的视觉观察，如表5所示。在整个肉片中，从头至尾，都观察到黄色着色，并且肉片中黄色的强度随膳食中所含黄色玉米面筋的百分含量的增加而增加。
表5虹鳟肉片的Minolta色度计数值肉片来自在饲喂试验结束时所选膳食处理组。读取每片肉片的侧线以上的三个位置(头部、中部、尾部)(数值越高说明黄色色调增加)膳食处理重复 头部 中部 尾部膳食1-鱼粉对照 1 2.22 2.63 4.76膳食1-鱼粉对照 2 1.73 1.59 5.28膳食1-鱼粉对照 3 2.27 2.38 5.66膳食2-白色蛋白质-6％1 2.57 0.26 2.67膳食2-白色蛋白质-6％2 2.34 2.67 2.08膳食2-白色蛋白质-6％3 2.09 1.88 2.00膳食2-白色蛋白质-6％4 1.26 -0.60 1.96膳食7-白色蛋白质-36％ 1 1.94 1.06 1.51膳食7-白色蛋白质-36％ 2 3.84 2.91 3.07膳食7-白色蛋白质-36％ 3 3.43 1.28 4.09膳食7-白色蛋白质-36％ 4 1.41 1.81 2.37膳食8-黄色玉米面筋-6％ 1 3.85 4.76 9.13膳食8-黄色玉米面筋-6％ 2 7.42 5.88 11.67膳食9-黄色玉米面筋-12％ 1 10.23 10.22 11.06膳食9-黄色玉米面筋-12％ 2 8.10 9.27 11.56实施例6表观消化率系数(ADC)-方法和结果将小批量的每种实验用膳食磨碎，与1％氧化铬和水混合，再制成丸并且空气干燥。将每种膳食饲喂给两只重复试验缸的鱼，喂养两周，并且通过撸(stripping)鱼，每周3天，收集粪便样品，将每缸的粪便样品汇集起来。分析每缸的样品，每种膳食进行两次重复分析。针对含有本发明白色蛋白质面筋粉的膳食的干物质而言，表观消化率系数(ADCs)从76.6％至84.3％之间变化，与膳食中白色蛋白质面筋粉的含量没有特别的关联趋势，如表6中所示。相反，针对蛋白质而言，ADCs随膳食中白色蛋白质面筋粉含量的增加而意想不到地增加。针对含有黄色玉米面筋的膳食的干物质和蛋白质而言，ADCs随膳食中黄色玉米面筋含量的增加而显出下降的趋势。
表6实验用膳食的体内表观消化率系数(ADCs)处理 ADC干物质ADC蛋白质鱼粉对照 73.7 88.5白色蛋白质-6％ 76.6 89.7白色蛋白质-12％76.7 90.5白色蛋白质-18％83.4 92.4白色蛋白质-24％77.2 91.7白色蛋白质-30％77.5 91.3白色蛋白质-36％84.3 93.3黄色玉米面筋-6％ 84.3 92.4黄色玉米面筋-12％ 79.8 90.7黄色玉米面筋-18％ 77.9 89.0在消化率研究中，将同样的1851W白色蛋白质面筋直接与墨西哥来源的玉米面筋进行比较。同样地，表7中所示的结果清楚地显示了蛋白质是意想不到地高度易消化的(97.5％)，特别是与其它来源的面筋(80.9％)相比。
表71851W面筋与墨西哥玉米面筋(Mexican corn gluten)的表观消化率系数(ADCs)比较营养成分 ADC(％) ADC(％)1851W CG 墨西哥CG蛋白质 97.5 80.9精氨酸 97.9 61.5天冬氨酸 97.2 71.4谷氨酸 95.4 84.4甘氨酸 98.1 76.5组氨酸 91.4 77.5异亮氨酸 95.3 83.5亮氨酸 96.5 91.6赖氨酸 100.0 69.5蛋氨酸 96.0 59.0苯丙氨酸 98.2 92.9脯氨酸 95.8 78.8丝氨酸 94.1 76.4缬氨酸 95.7 82.8本发明的白色蛋白质面筋粉赋予了新的特征，其在需要高度可消化性蛋白源、同时需要增加磷的利用性以及不需要叶黄素色素的饲养操作中作为替代蛋白源是特别有用的。一种这样的饲养操作是水产养殖。目前没有使用具有上述性状组合的产品的饲养体系。
尽管本发明的用途主要是针对水产养殖用的饲料而公开的，但不能认为就此限制了本发明的范围。本发明可以用于需要代用型蛋白质来源、磷的利用率是重要的和存在减少废物或流出物中磷含量的潜力的其它饲养操作中。
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权利要求
1.一种磷含量在约0.30％-约0.60％之间的白色蛋白质面筋粉。
2.权利要求1的面筋粉，其叶黄素含量在约2.5mg/Kg-约80mg/Kg之间并且β-胡萝卜素含量在约0.03mg/Kg-约3.0mg/Kg之间。
3.权利要求1的面筋粉，其粗蛋白质含量在约70％-约85％之间，以干物质计。
4.一种叶黄素含量在约2.5mg/Kg-约80.0mg/Kg之间的白色蛋白质面筋粉。
5.权利要求4的面筋粉，其磷含量在约0.30％-约0.60％之间。
6.权利要求4的面筋粉，其β-胡萝卜素含量在约0.03mg/Kg-约3.0mg/Kg之间。
7.权利要求4的面筋粉，其粗蛋白质含量在约70％-约85％之间，以干物质计。
8.一种β-胡萝卜素含量在约0.03mg/Kg-约3.0mg/Kg之间的白色蛋白质面筋粉。
9.权利要求8的面筋粉，其磷含量在约0.30％-约0.60％之间。
10.权利要求8的面筋粉，其叶黄素含量在约2.5mg/Kg-约80.0mg/Kg之间。
11.权利要求8的面筋粉，其粗蛋白质含量在约70％-约85％之间，以干物质计。
12.一种粗蛋白质含量以干物质计在约70％-约85％之间的白色蛋白质面筋粉。
13.权利要求12的面筋粉，其磷含量在约0.30％-约0.60％之间。
14.权利要求12的面筋粉，其叶黄素含量在约2.5mg/Kg-约80.0mg/Kg之间并且β-胡萝卜素含量在约0.03mg/Kg-约3.0mg/Kg之间。
15.一种白色玉米面筋粉的生产方法，包括a)选择总谷物磷含量在约0.01％-约0.28％之间的白色玉米谷物，并且b)湿法研磨所说的谷物，以便生产白色蛋白质面筋粉。
16.权利要求15的方法，其中所说谷物的叶黄素含量在约2.0mg/Kg-约5.4mg/Kg之间并且β-胡萝卜素含量在约0.02ug/100g-约0.10ug/100g之间。
17.一种含有约1％-约60％白色蛋白质面筋粉的动物饲料。
18.权利要求17的动物饲料，其含有约6％-约25％的白色蛋白质面筋粉。
19.权利要求17的动物饲料，其含有约26％-约50％的白色蛋白质面筋粉。
20.一种动物饲养方法，包括给动物饲喂含约1％-约60％白色蛋白质面筋粉的动物饲料。
21.权利要求20的动物饲料，其含有约6％-约25％的白色蛋白质面筋粉。
22.权利要求20的动物饲料，其含有约26％-约50％的白色蛋白质面筋粉。
23.权利要求20的方法，其中所说的动物饲养是水产养殖。
24.一种在动物饲养操作中减少磷的损失的方法，包括给动物饲喂含1％-60％白色蛋白质面筋粉的动物饲料。
25.权利要求24的方法，其中所说的饲料含有约6％-约25％的白色蛋白质面筋粉。
26.权利要求24的方法，其中所说的饲料含有约26％-约50％的白色蛋白质面筋粉。
27.权利要求24的方法，其中所说的饲养操作是水产养殖。
28.一种在动物饲养操作中增加动物肉中磷保留率的方法，包括给动物饲喂含约1％-约60％白色蛋白质面筋粉的动物饲料。
29.权利要求28的方法，其中所说的饲料含有约6％-约25％的白色蛋白质面筋粉。
30.权利要求28的方法，其中所说的饲料含有约26％-约50％的白色蛋白质面筋粉。
31.权利要求28的方法，其中所说的饲养操作是水产养殖。
全文摘要
本发明提供一种可在饲养操作、特别是水产养殖中使用的低磷、低着色的、高度易消化的白色蛋白质粉。
文档编号A23K1/14GK1545379SQ02816369
公开日2004年11月10日 申请日期2002年8月21日 优先权日2001年8月21日
发明者J·F·斯特里赛尔, J F 斯特里赛尔, M·J·史蒂菲尔, 史蒂菲尔 申请人:辛根塔种子公司