颗粒状的饲料补充物的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请是国际申请日为2008年9月29日的国际申请PCT/US2008/011266进入中 国、申请号为200880111092. 3的题为"颗粒状的饲料补充物"的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本公开总体涉及用于反刍动物的颗粒状饲料补充物。特别地，本公开提供了用于 反刍动物的颗粒状饲料补充物，其中的生理活性物质在反刍动物的瘤胃中是稳定的并且在 皱胃和随后的消化道中被消化和吸收。还公开了颗粒状饲料补充物的制备方法和使用方 法。
【背景技术】
[0003]反刍动物是反刍亚目的哺乳动物，它们的胃被分为四个形态学上不同的隔室：瘤 胃、网胃、瓣胃和皱胃。瘤胃和网胃衍生自食道的终端部分，仅瓣胃和皱胃被认为是真正意 义上的胃。存在于瘤胃的细菌使反刍动物能够消化纤维材料例如草。常规的消化存在于皱 胃，有时被称为"真胃"。公知的反刍动物包括牛、绵羊和山羊。
[0004] 瘤胃，其本质上是连续的发酵器，支撑多种微生物在中性条件下攻击和消化多数 由反刍动物消耗摄入的饲料，作为它们正常生命循环的一部分。摄入的蛋白质材料在瘤胃 中被降解为可溶性肽和氨基酸，其被微生物用作为营养素。食物流，富含微生物细胞，流过 瘤胃进入瓣胃中。瓣胃的功能是来分离液体和固体。多数液体被重返到瘤胃中，而剩余的 材料进入到皱胃中。然后消化和吸收在皱胃中以与单胃动物中所发现的类似的方式进行。 酶类被分泌到皱胃的内腔中消化多数材料，包括微生物细胞。消化的微生物细胞为反刍动 物提供蛋白质和氣基酸。
[0005] 瘤胃中的微生物活动具有极大的益处，能够把很多对宿主没有直接营养价值的饲 料成分转化为能被宿主吸收和利用的产物。例如，尿素可以被转化为微生物蛋白质，其随后 可以被宿主动物消化和利用。纤维素可以被转化为挥发性脂肪酸的混合物，其能作为宿主 能量的来源。
[0006]不幸的是，这种微生物活动也存在某些缺点。例如，高营养价值的可溶性蛋白质可 以被在瘤胃中降解和消化，并且部分被再合成为低营养价值的微生物蛋白质。氨基酸也被 瘤胃微生物化学性改变，其转化氨基酸为二氧化碳、挥发性脂肪酸和氨。
[0007] 动物体内的所有蛋白质都是由超过20种的不同氨基酸组合来构成的。在它们当 中，十种"必需"氨基酸在动物体内不能足够地合成，动物必须摄入它们。当必需氨基酸在 反刍动物的饮食中缺乏时，反刍动物的健康、牛奶生产等都受到负面影响。
[0008] 在反刍动物生产中普遍实行在动物的日常饮食中供给生物活性物质，以便改善它 们的健康状况和它们的生产能力。有益的活性物质包括氨基酸、维生素、酶、营养素例如蛋 白质和碳水化合物、益生菌、益生元（prebioticfoods)、矿物盐、胆碱等。部分这些物质已 经正常存在于用于饲喂动物的饲料中。有时存在于饮食中的必需活性物质的数量对于应付 缺乏状态或高生产力情况是不充足的或不足够的。因此，需要认真地配制或补充反刍动物 的日常饮食以解决这些问题。
[0009] 然而，当生理活性物质例如氨基酸和蛋白质被经口饲喂时，大部分的物质（例如， 蛋白质、氨基酸等）被瘤胃中的微生物分解，使动物有效利用饲料等中所有被给予的蛋白 质和氨基酸变得困难和不可能。因此，必需氨基酸被破坏且不能为动物生产所利用。动物 生产被个别必需氨基酸的供应所限制，这些氨基酸完整地逃脱、或绕过瘤胃并抵达下游胃 肠道，在这里它们被吸收并变得对动物生产有用。
[0010] 因此，重要的是使生物活性物质通过瘤胃而不被微生物分解以允许生物活性物质 在皱胃和随后的消化道中被有效的消化和吸收。所以，已经花费了大量的努力以便提供某 种形式的生物活性物质，其将通过瘤胃且本质上无改变，然而随后在皱胃中崩解和吸收。
[0011] 有多种方法被设计为增加通过瘤胃而不被瘤胃微生物群降解的营养素数量，从而 把营养素的更大部分传递到下游胃肠道，包括：热和化学处理、包囊和包衣、使用氨基酸类 似物和氨基酸的聚合化合物。
[0012] 例如，已经建议使用保护物质例如脂肪酸、硬化动物油和硬化植物油来包衣包含 生物活性物质的反刍动物饲料添加物。然而，用这些脂肪和油包衣的颗粒不仅在瘤胃中而 且在皱胃和随后的消化道中都稳定，使得生物活性物质难以被释放到皱胃和随后的消化道 中。
[0013] 另一个建议的方法利用了在瘤胃和皱胃之间pH值的不同，是通过用在瘤胃环境 中不溶而在强酸性的皱胃中溶解的聚合物来包衣。这种聚合物包括聚乙烯吡咯烷酮、聚酰 胺和已经被化学改良的纤维素。这种解决方案具有高生产成本的缺点，兼有使用合成聚合 物把非生理物质引入到动物饮食中这一事实。因此，这样的聚合物包衣产物需要FDA的批 准。
[0014] 少数专利公开了用据说能逃过瘤胃中幸存而在皱胃中降解的材料为生物活性物 质包衣。
[0015] 举例，美国专利号3, 541，204公开了氢化的植物和动物脂肪和蜡例如米糠蜡作为 包衣材料，其在瘤胃中幸存但在肠道内被破坏。
[0016] 美国专利号3, 959, 493记载了利用每个具有至少14个碳原子的脂肪族脂肪酸。月旨 肪酸被用作对单独营养素的包衣材料。据称脂肪酸能对抗瘤胃降解。随后活性因子被传递 到皱胃和/或肠，在这里脂肪酸被在后瘤胃环境中分解。
[0017] 美国专利号4, 642, 317记载了以钙盐的形式为反刍动物供给脂肪酸的方法。然 而，单独使用脂肪酸盐作为饲料添加物产生了来自于饲料中有机挥发物氧化的明显讨厌的 气味，导致了饲料摄取和牛奶产量的减少。
[0018] 美国专利号4, 713, 245公开了瘤胃幸存（rumen-surviving)的颗粒，包含生物活 性材料的核心、在中性pH(如在瘤胃中发现的）稳定但在pH= 3 (如在皱胃中发现的）时 溶解或分解的包衣物质和至少一种选自具有至少14个碳原子的脂肪酸和蜡、动物脂肪和 具有40°C或更高熔点的植物脂肪的其他包衣物质。
[0019] 美国专利号4, 808, 412记载了瘤胃稳定组合物，包含用基础聚合物分子溶散的活 性剂。活性剂被传递到后瘤胃，因为聚合物对大于约5的pH有抗性，但在小于3. 5的pH时 可溶或溶胀。在这种类型的分散中，某些位于和接近组合物表面的活性剂由于在表面上存 在裂隙或通道将被瘤胃微生物的功能所破坏，降低了保护的效率。
[0020] 美国专利号4, 832, 967公开了用于水可溶生物活性物质的双层瘤胃幸存包衣。得 到的微粒在pH至少像5. 5高时稳定，在3. 5或更低的pH时释放生物活性物质。包衣介质 包含由对pH变化敏感的材料组成的内部第一包衣层和由疏水组合物组成的外部第二包衣 层，如果生物活性核心没有经过表面处理（应用疏水性粘合剂），其必需包括无机填充物。 这种疏水外部包衣层提供了允许外面液体介质扩散或穿透的结构。外部包衣优选包含疏水 物质的混合物。
[0021] 美国专利号4, 876, 097公开了在pH小于或等于约3. 5时稳定的包衣组合物。包衣 包含成膜、水不可溶粘合剂，其含有控制亲水性的物质和任选地对pH敏感的物质。蜡（疏水 性）和丙二醇（水可溶）两者适合用于控制亲水/疏水平衡。控制颗粒的亲水性据说是限 制生物活性材料在中性或微酸性介质，即在瘤胃中的释放。在非常酸性的介质，即皱胃中， pH敏感的填充物被介质活化，其以包衣的亲水性所确定的速率缓慢扩散。因而发生的pH敏 感填充物的溶解或溶胀使包衣降解并释放生物活性材料。
[0022] 美国专利号5, 093, 128记载了微囊（beadlet)营养素包衣，其包括脂肪和基于钙 的产物。包衣的反刍动物营养素具有在处理时或被动物咀嚼时破裂或磨损的缺点。
[0023] 美国专利号5, 145, 695提供了将给出必需氨基酸后瘤胃改良平衡的特殊饲料组 合物饲喂给奶牛的方法。
[0024] 美国专利号5, 227, 166公开了用于反刍动物的由被包衣的生物活性物质，例如氨 基酸、药物或维生素组成的饲料补充物。包衣组合物包含卵磷脂，至少一种在中性条件下 稳定和在酸性条件下溶解的无机物质，和至少一种选自直链或支链的饱和或不饱和具有14 至22个碳原子的一元羧酸、其盐、硬化植物油、硬化动物油和蜡的物质。
[0025] 美国专利号5, 496, 571公开了包囊胆碱以生产用于反刍动物的过瘤胃补充物的 方法。这种类型的包囊生产出具有被脂肪壳环绕的胆碱核心的球形颗粒。包囊是相对昂贵 的制备工艺。此外，高饱和度的脂肪需要固化，有助于减少胆碱的消化率。
[0026] 美国专利5, 714, 185记载了用玉米朊/甲醛处理蛋白质物质以给予成分瘤胃降解 保护的方案。然而，甲醛导致几乎全部必需氨基酸的破坏和生物利用度降低。Broderick， G.A.等，"Controlofrateandextentofproteindegradation，"Physiological AspectsofDigestionandMetabolisminRuminants，Tsuda等主编，p.541，1991 ; AcademicPress，London