提高抗瘤胃微生物降解的膳食成分比例的方法及组合物的制作方法

提高抗瘤胃微生物降解的膳食成分比例的方法及组合物的制作方法
【专利摘要】原本易受瘤胃微生物降解影响的饲料成分与矿物水化物（或氧化物）和水混合，并经过针式混合机、制粒机、挤出机或其它合适装置进行加工以生产团聚颗粒。如此生产的反刍动物饲料通过抑制栖息于瘤胃的微生物的过早消化来有效地提高为动物的瘤胃后消化道内的消化和吸收所提供的膳食成分的比例。
【专利说明】提高抗瘤胃微生物降解的膳食成分比例的方法及组合物

【技术领域】
[0001] 本发明一般地涉及用于家养反刍动物的反刍动物原料（feedstock)，并且，特别涉 及抗瘤胃微生物降解的这类原料。

【背景技术】
[0002] 反刍的动物，包括牛、绵羊、山羊、鹿和水牛，具有高度专门化且复杂的胃，在胃的 部分中栖息着能够消化复合碳水化合物诸如纤维素（纤维）的微生物。反刍动物的胃被分 成四个不同的腔室，即瘤胃、网胃、瓣胃、皱胃。这些区室的前两个以共生的细菌、古细菌、原 生动物和真菌的稠密种群的存在为特征。这些微生物能够使反刍动物摄食的饲料发酵，最 终产生可被其它微生物或宿主动物所利用的代谢物。正是这种共生关系，才使得反刍动物 能够食用不能被猪、鸡、人和其它简单胃的、单胃的动物所消化的纤维饲料而生产牛奶、肉 类和其它产品。
[0003] 反刍动物的生产中的挑战之一是平衡肠中微生物的营养需求与宿主动物的营养 需求。高产反刍动物需要大量的氨基酸、能量、维生素和矿物以满足生产牛奶、肉类和（或） 纤维的需求。瘤胃（即，网状瘤胃）内的微生物，就它们的能力而言，非常善于通常以远超 过它们自己的营养需求的程度降解碳水化合物、蛋白和膳食的其它组分。瘤胃微生物引起 的营养过度降解能导致这些营养对于反刍动物宿主相对不足。蛋白、氨基酸和某些维生素 在瘤胃内特别易受微生物降解影响。作为一个例子，微生物将膳食蛋白广泛降解以产生氨 基酸，然后氨基酸进行脱氨基以产生氨。氨通过瘤胃生态系统的微植物区系和微动物区系 (microflora and fauna)而被利用到微生物蛋白的合成；但过量产生氨时，氨被吸收到血 液中，经肝脏而被转化为尿素，并经肾脏以作为废产物的尿的形式而被排出。如果过度降解 得以避免，这些氨基酸就从瘤胃中离去并变成可供小肠内吸收，从而有助于宿主动物的营 养需求。各种手段已被用来以降低它们在瘤胃内对微生物降解的易感性的方式进行修饰膳 食成分，从而提高"绕过"（"bypass"）瘤胃的化合物或成分的比例。瘤胃未降解、瘤胃不 可降解、瘤胃保护、逃逸和绕过都是用于描述化合物或产品表现出一些程度对瘤胃内微生 物的消化作用的抗性。
[0004] 尽管在相关领域中这些进展，还有必要继续进一步改进用于提高抗瘤胃微生物降 解的膳食成分的比例的技术。


【发明内容】

[0005] 在本发明的方法中，原本易受瘤胃微生物降解影响的饲料成分与作为粘结剂的通 常被称为水化石灰的方解石和/或白云石矿物水化物混合，并且典型地与混合助剂诸如水 混合。然后，该混合物经过针式混合机（pin mixer)、制粒机（pellet mill)、圆盘制粒机 (disc pelletizer)、滚筒制粒机（drum pelletizer)、挤出机（extruder)或其它合适的装 置进行加工以生产团聚颗粒的珠粒（prill)或丸粒（pellet)。
[0006] 本发明的方法中使用的水化石灰可以是在加压水化器中或常压水化器中生产的 高钙石灰、白云石石灰或部分水化的白云石石灰。这将包括由镁石灰和/或方解石白云石 石灰（即，高钙石灰、镁石灰、方解石白云石石灰和白云石石灰）制成的水化物。当本发明 的实践中使用的组分成分的一些混合物将单独含有前面的组分时，一些混合物也将包括方 解石和/或白云石碳酸盐矿物组分，即，白云石、碳酸钙或碳酸镁，或者它们的混合物。加工 反刍动物饲料和由此生产的饲料产品的这种方法有效地提高了抗瘤胃微生物降解的饲料 中存在的膳食成分的比例。
[0007] 根据终产物的所期望的特性，还有许多可以使用的额外加工步骤。例如，团聚颗粒 可具有团聚后所涂的第二涂层。
[0008] 加工技术可被用于保护其它成分免受瘤胃微生物的作用。例如，团聚颗粒还可包 括赖氨酸、蛋氨酸或作为提高可用于动物瘤胃后消化道（posttruminaltract)中吸收的化 合物的比例的手段的其它氨基酸。团聚颗粒可包括动物所需的在数量上超过通常逃脱瘤胃 微生物消化的胆碱和水溶性维生素。如此生产的团聚颗粒还可提供对单不饱和或多不饱和 脂质的保护，瘤胃微生物通常对单不饱和或多不饱和脂质进行广泛生物氢化以产生饱和脂 质。相同的技术可被用于提供对脂溶性维生素、酶、益生菌、益生元、碳水化合物、药物、精 油、矿物以及其它化合物的保护，以确保经过瘤胃后存在更大比例的这些产品。
[0009] 在下面书面描述中，额外的目的、特征和优点将是显而易见的。

【专利附图】

【附图说明】
[0010] 图1是在瘤胃中培养24小时后干物质消失的原位（in situ)评估的结果的图表。
[0011] 图2是生长中肉牛（steer)的血浆中脂肪酸浓度的图表。

【具体实施方式】
[0012] 参照下面的描述中详述的非限制性实施方式，对本文中的实施方式和各种特征及 其优势细节进行更全面地解释。众所周知的组分和方法和制造技术的描述被省略，以避免 不必要地混淆本文中的实施方式。本文所使用的实施例打算仅促进对可实施本发明的方法 的理解并且进一步使本领域技术人员能够实施本文中的实施方式。因此，实施例不应被解 释为限制所主张的发明的范围。
[0013] 在本发明中，原本易受瘤胃微生物降解影响的"动物饲料成分"与作为粘结剂的通 常被称为水化石灰的方解石和/或白云石矿物水化物混合，并且通常与混合助剂诸如水混 合。然后，混合物经过针式混合机、制粒机、圆盘制粒机、滚筒制粒机、挤出机或其它合适的 装置进行加工以生产团聚颗粒的珠粒或丸粒。在针式混合机的情况下，干粉末的混合物通 常将随着经由针式混合机顶部的注入口正在注入的水而被装入混合机中。然而，可以使用 预混合水的方法或者在加工期间添加水的方法。可溶产品可被预溶解，然后经由注入口随 着水而被注入（例如，已经以这种方式以及标准干混方式随着经由注入口正在注入的水而 成功地进行加工赖氨酸）。半干燥（预润湿）的产品也能被用于圆盘制粒机或圆筒制粒机。 在某些情况下，由于高湿度的成分与其它干燥成分混合，所以不需要水。非水溶剂诸如甘油 也可以被用于某些环境下。
[0014] 在此讨论中，"动物饲料成分"是指原本将易受瘤胃微生物/瘤胃中酶降解影响 的团聚珠粒或丸粒的组分。这些成分将包括诸如生物活性成分和/或治疗剂或营养剂的 东西，以及仅具有食用价值的那些成分。除前面提到的那些"食品成分"之外，这样的成分 可以包括：矿物添加剂，诸如钠、钾、铁、钙；维生素，诸如维生素 A、B、D等；蛋白/产能食品 (energy producing food),诸如磨碎的亚麻籽、干血粉或肉粉、棉籽粉、大豆粉、菜籽粉、葡 萄糖、脂肪酸和酵母；生长因子；酶，诸如蛋白酶、脂肪酶或碳水化物酶，碳水化物酶包括但 不限于淀粉酶、乳糖酶、半纤维素酶、木聚糖酶（xyanase)和纤维素酶；抗生素；外源性生长 促进剂（exogenous growth promotan);以及食品辅助剂，诸如碳酸氢钠、山梨糖醇丙二醇 和丙酸钠。"动物饲料成分"可被认为是嵌入或捆绑在碳酸盐/水化配合物组成的基质（换 句话说，团聚颗粒的基质）内的芯材。
[0015] 本发明的方法中使用的水化石灰可以是在加压水化器中或在常压水化器中生产 的高钙石灰、白云石石灰或者部分水化的白云石石灰。这将包括由镁石灰和方解石白云石 石灰（即，高钙石灰、镁石灰、方解石白云石石灰和白云石石灰）制成的水化物。
[0016] 用作用于制造本发明的团聚颗粒中的食品成分的粘结剂组分的优选的方解石和 白云石矿物水化物从而包括：高钙水化物和白云石水化物以及氢氧化钙和氢氧化镁的混合 物。因此，此讨论中，术语"水化石灰"打算通常涵盖所有以下内容：
[0017] 高钙水化物：水化石灰（氢氧化钙或熟石灰）是生石灰与水的受控熟化所产生的 干粉。反应的放热或释放热被捕获并被用于蒸发熟化水。这与"石灰浆液slurry"） 的区别在于：过量的水未被蒸发并且水化物保持为水悬浮液。化学式为Ca(0H) 2。
[0018] 白云石水化物：白云石水化物基本上是通过两种方法由白云石生石灰制成。第一 种方法类似于高钙水化物制造并且通常不会完全使所有氧化物特别是氧化镁组分成为水 化物。第二种方法涉及在控制温度和压力以确保所有钙氧化物和镁氧化物是完全水化的特 殊水化条件下白云石生石灰的加压水化。来自两种方法的各种水化物，由加压水化器所生 产的水化物或由常压水化器所生产的水化物，可被用于本发明的目的。
[0019] 以上类型的产品的光谱商购自德克萨斯州76107,沃斯堡，休伦街3700, Lhoist北 美（Lhoist North America，3700Hulen Street，Fort Worth，Texas76107)或商购自 Lhoist 全球业务。
[0020] 正如已经提到的，当本发明的实践中使用组分成分的一些混合物将单独含有前面 的组分时，一些混合物也将包括方解石和/或白云石碳酸盐矿物组分，即，碳酸钙或碳酸镁 或白云石或它们的混合物。添加这种矿物组分通常有助于最终珠粒形成并且也产生更强的 珠粒。可以包括其它矿物诸如硒，以及含铝化合物。在一些情况下，也可以存在矿物氧化物， 诸如氧化钙或氧化镁。
[0021] 从而，本发明的优选粘合剂将通常由与伴随物诸如例如白云石或方解石石灰石混 合的水化石灰组成。水化石灰组分将通常为总组合物的10至95重量％，优选约25至90 重量％。通过举例的方式，粘合剂可含有约40重量％的水化石灰和约60重量％的白云石 石灰石或白云石。示例性白云石石灰岩是 申请人:的"Pr 〇Mg?95"白云石石灰岩，可商购自 Lhoist北美。其它伴随物包括：粘土、氧化镁、碳酸镁（菱镁矿）和氢氧化镁（水镁石）。 在其它情况下，粘合剂是由单独的水化石灰与动物饲料成分组成。
[0022] 当与本发明和如前所述进行加工的粘合剂组分混合时，产生了团聚颗粒的基质。 最终结果可以是所通常理解的术语丸粒或珠粒。"丸粒"通常采用杆或圆柱体的形式，而"珠 粒"将被理解为是指材料的小团聚，在室温下最常见是固体干燥球体。正如所提到的，本发 明的产品具有嵌入或捆绑在由碳酸盐/水化物络合物组成的基质内的芯材（动物饲料成 分）被认为是有用的。
[0023] 现将更详细地说明用于制造本发明的团聚丸粒/珠粒的制造工艺。下面的表I给 出了在制造本发明的团聚颗粒中针式研磨机（pin mill)所使用的设置。相关领域的技术 人员将把"针式研磨机或针式混合机"理解为高速、调节且微造粒的装置，该装置通过高速 转子轴和针式组件的作用将粉末转化成小团聚，伴随着添加液体，诸如水、粘合剂、油或表 面活性剂。
[0024] 表 I :
[0025]

【权利要求】
1. 一种用于加工反刍动物饲料的方法，所述方法提高了饲料中存在的抗瘤胃微生物降 解的膳食成分的比例，所述方法包括以下步骤： 将反刍动物饲料成分与粘合剂和混合助剂混合，从而形成未加工的饲料混合物； 将如此形成的未加工的饲料混合物加工成由团聚颗粒组成的丸粒或珠粒；并且， 其中，所述粘合剂由方解石矿物水化物或白云石矿物水化物单独组成，或者由方解石 矿物水化物或白云石矿物水化物与伴随物的混合物组成，所述伴随物选自由矿物碳酸盐、 矿物氧化物以及它们的组合组成的组。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述粘合剂由与矿物碳酸盐混合的水化石灰组 成。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中，所述水化石灰选自由在加压水化器或常压水化 器中生产的高钙石灰、白云石石灰或者部分水化的白云石石灰组成的组。
4. 根据权利要求2所述的方法，其中，所述水化石灰由选自由高钙石灰、镁石灰、方解 石白云石石灰和白云石石灰组成的组中的起始材料制成。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述未加工的饲料混合物通过针式混合机、制粒 机、圆盘制粒机、滚筒制粒机、挤出机或适合于生产团聚颗粒的其它装置来进行加工。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述混合助剂是水。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述混合助剂是含水的高湿含量成分。
8. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述混合助剂是非水溶剂。
9. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述粘合剂由水化石灰与方解石碳酸盐矿物材 料或白云石碳酸盐矿物材料的混合物组成。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中，所述碳酸盐矿物选自由碳酸钙、碳酸镁、白云石 以及它们的混合物组成的组。
11. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述粘合剂为约40重量％的水化石灰和60重 量％的白云石石灰石。
12. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述团聚颗粒具有团聚后所涂的第二涂层。
13. 根据权利要求12所述的方法，其中，所述团聚颗粒在加工期间暴露于二氧化碳，从 而产生含有更大比例的基本上为瘤胃惰性的矿物碳酸盐的最终产品。
14. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述团聚颗粒包括赖氨酸、蛋氨酸或者作为提 高在动物瘤胃后消化道中有效吸收的化合物比例的手段的其它氨基酸。
15. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述团聚颗粒包括动物所需的在数量上超过通 常逃脱瘤胃微生物消化的胆碱和水溶性维生素。
16. 根据权利要求1所述的方法，其中，如此生产的团聚颗粒提供了对单不饱和或多不 饱和脂质的保护，所述单不饱和或多不饱和脂质通常广泛被瘤胃微生物进行生物氢化而产 生饱和脂质。
17. 根据权利要求1所述的方法，其中，如此生产的团聚颗粒提供对脂溶性维生素、酶、 益生菌、益生元、碳水化合物、药物、精油、矿物和其它化合物的保护，以确保经过瘤胃后存 在更大比例的这些产品。
18. 根据权利要求2所述的方法，其中，以未加工的饲料混合物的总重量计，所述水化 石灰的含量为约10至95%。
19. 一种反刍动物饲料，包括： 与粘合剂和水混合以形成未加工的饲料混合物的反刍动物饲料成分，将如此形成的未 加工的饲料混合物加工成由团聚颗粒组成的经加工的饲料丸粒；并且， 其中，所述粘合剂由方解石矿物水化物或白云石矿物水化物单独组成，或者由方解石 矿物水化物或白云石矿物水化物与伴随物的混合物组成，所述伴随物选自由矿物碳酸盐、 矿物氧化物以及它们的组合组成的组，并且， 其中，如此加工的团聚颗粒对提高饲料中存在的抗瘤胃微生物降解的膳食成分的比例 是有效的。
20. 根据权利要求19所述的反刍动物饲料，其中，所述粘合剂由与选自由碳酸钙、碳酸 镁、白云石以及它们的混合物组成的组中的伴随物混合的白云石水化石灰组成。
【文档编号】A23K1/18GK104219960SQ201280058125
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2012年11月27日 优先权日:2011年11月28日
【发明者】詹姆斯·S·德劳伊拉德, 丹·A·克拉姆福斯, 凯文·D·英格拉姆 申请人:勒瓦研究开发股份有限公司, 堪萨斯州立大学研究基金会