蛋白水解酶在反刍动物饮食中增加饲料利用的用途制造技术

本发明专利技术提供了通过提供包括至少一种蛋白酶的饲料添加剂或饲料组合物来增加反刍动物中的纤维消化的方法。具体地，本发明专利技术提供了增加饲料或谷物饲料的可消化性的方法，包括提供至少一种蛋白酶；提供适于反刍动物的饲料或谷物饲料；将蛋白酶应用于饲料或谷物饲料；以及将该组合物施用于动物，由此实现可消化性的增加。此外本发明专利技术延伸至包括蛋白酶的饲料添加剂和饲料组合物，及其制备和用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】蛋白水解酶在反刍动物饮食中增加饲料利用的用途专利
本专利技术涉及通过提供包括蛋白酶的饲料添加剂或饲料组合物来增加反刍动物的纤维消化的方法。专利技术背景反刍动物是有特殊消化器官瘤胃的哺乳动物，在瘤胃中通过厌氧性微生物(细菌，真菌，原生动物)的活性对植物纤维进行有效的消化。反刍动物主要依靠来自草和豆类的植物纤维生活，这些植物纤维由不可溶的多糖，特别是纤维素和半纤维素组成。尽管多数哺乳动物缺乏为消化这些多糖所必需的酶，但反刍动物依赖微生物作为消化剂。当食物保留在瘤胃中时，分解纤维素的微生物将纤维素水解为二糖纤维二糖和游离的葡萄糖单位。之后释放出的葡萄糖经过细菌发酵产生挥发性脂肪酸(即乙酸、丙酸和丁酸)和气体(二氧化碳和甲烷)。这些挥发性脂肪酸透过瘤胃壁进入血流中，并被反刍动物氧化作为其主要的能量来源。通过打嗝将二氧化碳和甲烷排到大气中。另外，微生物合成氨基酸和维生素。尽管瘤胃是用于消化的有效机制，但是这个过程是缓慢的，且经常是不完全的，特别是对于较高纤维的饲料。这种低效率导致牲畜产品的成本提高，饲料资源耗费的增加，以及反刍动物生产对环境影响的增加。由于费用以及引起的对人和环境的危害，所以通过物理处理(例如研磨、蒸汽处理、颗粒化等)或化学处理(例如碱、氨、尿素、臭氧等)来提高反刍动物对纤维的利用程度并不合乎需要。备选的处理，例如生物催化剂或酶来加速瘤胃中饲料的消化，是合乎需要的。增加饲料的消化提高了动物的生产率并且可降低生产成本。另外，通过减少动物排泄的肥料量，以及通过减少获得特定生产水平所需的饲料量，也可降低牲畜生产对环境的影响。酶是加速或催化生物反应的蛋白，并由微生物分泌(主要是真菌或细菌)。降解植物细胞壁或“纤维”的酶被共同称为纤维素酶和半纤维素酶，这依赖于其降解的纤维级分(纤维素或半纤维素)。纤维素酶和半纤维素酶广泛用于纺织、食物、酿造、去污剂和饲料工业-->中。在动物营养学中，它们用于单胃动物(家禽和猪)工业；然而其在反刍动物中的应用仍未得到开发。将酶用于反刍动物饮食的早期研究由于缺少对所用酶的表征而不得要领。另外，这种利用受到怀疑，因为认为未受保护的酶会由于高的蛋白水解活性而在瘤胃中快速失活。此外，由于瘤胃的微生物本身通过分泌与那些所添加的同样类型的酶来降解饲料，所以就认为所添加的酶将不会起到正面效果。但是，使用更新和更好表征的酶混合物的研究证实，不仅这些酶能够足够长时间地耐受瘤胃的环境以改变消化，而且添加特异性酶的混合物增加了饲料的消化和动物的性能(即牧场家畜和乳用母牛)。Beauchemin等人的美国专利号5,720,971中教导了包括某种优选比例和水平的纤维素酶和木聚糖酶的混合物的纤维消化酶添加物，以及利用其提高反刍动物的豆类饲料和谷物饲料的可消化性。传统的反刍动物研究集中于纤维素酶和半纤维素酶，并偶尔关注于果胶酶和淀粉酶。相反，忽视了反刍动物饮食中蛋白酶的使用。可能的原因是，认为瘤胃中过多的蛋白降解是营养低效的，因为其导致动物更高的氮损失并且增加了污染。但是，本专利技术令人惊讶的证明了在反刍动物饮食中使用蛋白酶对于提高饲料的可消化性是有效和有益的。专利技术概述本专利技术广泛提供了通过提供包括至少一种蛋白酶的饲料添加剂或饲料组合物来增加反刍动物纤维消化的方法。具体的，本专利技术提供了提高饲料或谷物饲料的可消化性的方法，该方法包括步骤：提供至少一种蛋白酶；提供适合于反刍动物的饲料或谷物饲料；将蛋白酶应用于饲料或谷物饲料来形成饲料组合物；以及将该组合物施用于动物，由此实现可消化性的增加。在另一方面，本专利技术提供饲养反刍动物的方法，该方法包括步骤：提供至少一种蛋白酶；提供饲料或谷物饲料；将蛋白酶应用于饲料或谷物饲料来形成饲料组合物；以及将该组合物施用于动物，由此实现可消化性的增加。另一方面，本专利技术提供处理饲料或谷物饲料来提高可消化性的方法，该方法包括步骤：提供至少一种蛋白酶；提供了适合于反刍动物-->的饲料或谷物饲料；将蛋白酶应用于饲料或谷物饲料来形成饲料组合物；以及将该组合物施用于动物，由此实现可消化性的增加。另一方面，本专利技术提供生产饲料添加剂的方法，该方法包括步骤：提供至少一种蛋白酶；将蛋白酶与一种或多种惰性或活性成分混合来形成饲料添加剂；以及用饲料添加剂饲喂反刍动物，或将饲料添加剂加入动物的饲料或谷物饲料，由此实现可消化性的增加。另一方面，本专利技术提供为饲养反刍动物生产饲料组合物的方法，该方法包括步骤：提供至少一种蛋白酶；提供饲料或谷物饲料；以及将蛋白酶应用于饲料或谷物饲料以形成组合物，由此实现可消化性的增加。另一方面，本专利技术提供包括与一种或多种饲料级的惰性或活性成分组合的至少一种饲料级蛋白酶的饲料添加剂，其中当应用于饲料或饲料谷物并饲喂动物时，包括的蛋白酶的量提高了饲料或饲料谷物的可消化性。另一方面，本专利技术提供了用于饲养反刍动物的饲料组合物，其包括与至少一种蛋白酶组合的饲料或谷物饲料，由此实现可消化性的增加。另一方面，本专利技术提供蛋白酶用于饲养反刍动物的用途，包括步骤：提供至少一种蛋白酶；提供饲料或谷物饲料；将蛋白酶应用于饲料或谷物饲料来形成饲料组合物；以及将该组合物施用于动物，由此实现可消化性的增加。另一方面，本专利技术提供蛋白酶用于生产饲料添加剂的用途，包括步骤：提供至少一种蛋白酶；将蛋白酶与一种或多种惰性或活性成分混合来形成饲料添加剂；以及用饲料添加剂饲喂反刍动物，或将饲料添加剂加入动物的饲料或谷物饲料，由此实现可消化性的增加。在另一方面，本专利技术提供蛋白酶用于生产饲料组合物的用途，包括步骤：提供至少一种蛋白酶；提供饲料或谷物饲料；以及将蛋白酶用于饲料或谷物饲料来形成组合物，由此实现可消化性的增加。如在此和在权利要求中所使用的，下列陈述的术语和短语具有下述定义。“瘤胃”是指反刍动物的胃的最大区室。“反刍动物”或“多种反刍动物”是指包括有复杂的、多室的胃的家畜、绵羊、山羊、骆驼、水牛、鹿、驯鹿、北美驯鹿和驼鹿。-->“饲料材料”是指饲料或谷物饲料或其组合。“谷物饲料”是指一般饲喂反刍动物的植物种子，其可能或可能没有包括外壳、豆荚或种皮。谷物饲料的实例包括但不限于，大麦、小麦、玉米、燕麦、高梁、黑小麦、黑麦和油料种子。“饲料”是指不同于分离的谷物的植物的可食用部分，其能够为食草动物提供饲料，或是能够被收获用以饲喂反刍动物。“豆类饲料”是指用作动物饲料的植物的部分，其是双子叶的植物物种，是植物学的豆科(Leguminosae)的成员。实例包括但不限于，苜蓿、红豆草、三叶草和野豌豆。该术语意味着包括包含大于50％的来自豆科的植物材料的饲料，其中余下的植物材料来自其他物种。“混合的干草”是指豆类-草混合的干草。“总混合配给量”缩写为TMR，是指两种或多种饲料原料的组合。“干燥的”是指饲料材料的水分含量低于15％(w/w)。“湿的”是指饲料材料的水分含量大于15％(w/w)。“干物质”缩写为“DM”，是指在烘箱干燥至恒重后植物中残留的物质。“有机物质”缩写为“OM”，是指起始饲料组合物及其灰含量之间的差异，通过在＞500℃下至少燃烧3小时而测定。“粗蛋白”缩写为“CP”，是指根据总氮(N)含量×6.25的测定评估蛋白的含量。“中性去污剂纤维”缩写为“NDF”，是指饲料中不溶于中性去污剂的部分，其与细胞壁成分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增加饲料或谷物饲料的可消化性的方法，包括下列步骤：ａ）提供至少一种蛋白酶；ｂ）提供适于反刍动物的饲料或谷物饲料；ｃ）将蛋白酶应用于饲料或谷物饲料以形成饲料组合物；以及ｄ）将该组合物施用于动物，由此实现可消 化性的增加。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-3-7 60/452,7371.一种增加饲料或谷物饲料的可消化性的方法，包括下列步骤：a)提供至少一种蛋白酶；b)提供适于反刍动物的饲料或谷物饲料；c)将蛋白酶应用于饲料或谷物饲料以形成饲料组合物；以及d)将该组合物施用于动物，由此实现可消化性的增加。2.根据权利要求1的方法，其中饲料或谷物饲料选自苜蓿干草及青贮饲料、草类干草及青贮饲料、混合干草及青贮饲料、麦杆、玉米青贮饲料、玉米谷粒、大麦青贮饲料、大麦谷粒、油料种子或其组合。3.根据权利要求1的方法，其中饲料是苜蓿饲料或苜蓿-草饲料的混合物。4.根据权利要求1的方法，其中蛋白酶来源于细菌或真菌。5.根据权利要求4的方法，其中细菌是芽孢杆菌属物种。6.根据权利要求4的方法，其中真菌是木霉属物种。7.根据权利要求4的方法，其中蛋白酶选自半胱氨酸蛋白酶、金属蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶和丝氨酸蛋白酶。8.根据权利要求7的方法，其中蛋白酶是丝氨酸蛋白酶。9.根据权利要求4的方法，其中蛋白酶是枯草杆菌蛋白酶样的。10.根据权利要求4的方法，其中将蛋白酶配制为固体、液体或悬浮液。11.根据权利要求10的方法，其中将蛋白酶配制为矿物质块、盐、颗粒、片剂、丸剂或粉末。12.根据权利要求10的方法，其中蛋白酶是与一种或多种惰性或活性成分组合的，所述成分选自载体；稀释剂；调味剂；赋形剂；选自纤维素酶、木聚糖酶、葡聚糖酶、淀粉酶和酯酶的酶；抗生素；益生元；益生菌；微量营养物；维生素；矿物质和常量营养物。13.根据权利要求10的方法，其中将蛋白酶以0.1至20mL/kg消耗的饮食干物质的量应用于饲料或谷物饲料。14.根据权利要求10的方法，其中将蛋白酶以0.5至2.5mL/kg消耗的饮食干物质的量应用于饲料或谷物饲料。15.根据权利要求10的方法，其中将蛋白酶以0.75至1.5mL/kg消耗的饮食干物质的量应用于饲料或谷物饲料。16.根据权利要求10的方法，其中蛋白酶的量包括1,000至23,000蛋白酶单位/kg干物质的蛋白酶活性。17.根据权利要求10的方法，其中蛋白酶的量包括2,300至11,000蛋白酶单位/kg干物质的蛋白酶活性。18.根据权利要求10的方法，其中蛋白酶的量包括3,300至6,800蛋白酶单位/kg干物质的蛋白酶活性。19.根据权利要求16至18中任何一项的方法，其中利用偶氮酪蛋白作为底物在pH6.0和39℃测定蛋白酶活性。20.一种饲喂反刍动物的方法，包括下列步骤：a)提供至少一种蛋白酶；b)提供饲料或谷物饲料；c)将蛋白酶应用于饲料或谷物饲料以形成饲料组合物；以及d)将该组合物施用于动物，由此实现可消化性的增加。21.根据权利要求20的方法，其中饲料或谷物饲料选自苜蓿干草及青贮饲料、草类干草及青贮饲料、混合干草及青贮饲料、麦杆、玉米青贮饲料、玉米谷粒、大麦青贮饲料、大麦谷粒、油料种子或其组合。22.根据权利要求20的方法，其中饲料是苜蓿饲料或苜蓿-草饲料的混合物。23.根据权利要求20的方法，其中蛋白酶来源于细菌或真菌。24.根据权利要求23的方法，其中细菌是芽孢杆菌属物种。25.根据权利要求23的方法，其中真菌是木霉属物种。26.根据权利要求23的方法，其中蛋白酶选自半胱氨酸蛋白酶、金属蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶和丝氨酸蛋白酶。27.根据权利要求26的方法，其中蛋白酶是丝氨酸蛋白酶。28.根据权利要求23的方法，其中蛋白酶是枯草杆菌蛋白酶样的。29.根据权利要求23的方法，其中将蛋白酶配制为固体、液体或悬浮液。30.根据权利要求29的方法，其中将蛋白酶配制为矿物质块、盐、颗粒、片剂、丸剂或粉末。31.根据权利要求29的方法，其中蛋白酶是与一种或多种惰性或活性成分组合的，所述成分选自载体；稀释剂；调味剂；赋形剂；选自纤维素酶、木聚糖酶、葡聚糖酶、淀粉酶和酯酶的酶；抗生素；益生元；益生菌；微量营养物；维生素；矿物质和常量营养物。32.根据权利要求29的方法，其中将蛋白酶以0.1至20mL/kg消耗的饮食干物质的量应用于饲料或谷物饲料。33.根据权利要求29的方法，其中将蛋白酶以0.5至2.5mL/kg消耗的饮食干物质的量应用于饲料或谷物饲料。34.根据权利要求29的方法，其中将蛋白酶以0.75至1.5mL/kg消耗的饮食干物质的量应用于饲料或谷物饲料。35.根据权利要求29的方法，其中蛋白酶的量包括1,000至23,000蛋白酶单位/kg干物质的蛋白酶活性。36.根据权利要求29的方法，其中蛋白酶的量包括2,300至11,000蛋白酶单位/kg干物质的蛋白酶活性。37.根据权利要求29的方法，其中蛋白酶的量包括3,300至6,800蛋白酶单位/kg干物质的蛋白酶活性。38.根据权利要求35至37中任何一项的方法，其中利用偶氮酪蛋白作为底物在pH6.0和39℃测定蛋白酶活性。39.一种处理饲料或谷物饲料以增加可消化性的方法，包括下列步骤：a)提供至少一种蛋白酶；b)提供适于反刍动物的饲料或谷物饲料；c)将蛋白酶应用于饲料或谷物饲料以形成饲料组合物；以及d)将该组合物施用于动物，由此实现可消化性的增加。40.根据权利要求39的方法，其中饲料或谷物饲料选自苜蓿干草及青贮饲料、草类干草及青贮饲料、混合干草及青贮饲料、麦杆、玉米青贮饲料、玉米谷粒、大麦青贮饲料、大麦谷粒、油料种子或其组合。41.根据权利要求39的方法，其中饲料是苜蓿饲料或苜蓿-草饲料的混合物。42.根据权利要求39的方法，其中蛋白酶来源于细菌或真菌。43.根据权利要求42的方法，其中细菌是芽孢杆菌属物种。44.根据权利要求42的方法，其中真菌是木霉属物种。45.根据权利要求42的方法，其中蛋白酶选自半胱氨酸蛋白酶、金属蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶和丝氨酸蛋白酶。46.根据权利要求45的方法，其中蛋白酶是丝氨酸蛋白酶。47.根据权利要求42的方法，其中蛋白酶是枯草杆菌蛋白酶样的。48.根据权利要求42的方法，其中将蛋白酶配制为固体、液体或悬浮液。49.根据权利要求48的方法，其中将蛋白酶配制为矿物质块、盐、颗粒、片剂、丸剂或粉末。50.根据权利要求48的方法，其中蛋白酶是与一种或多种惰性或活性成分组合的，所述成分选自载体；稀释剂；调味剂；赋形剂；选自纤维素酶、木聚糖酶、葡聚糖酶、淀粉酶和酯酶的酶；抗生素；益生元；益生菌；微量营养物；维生素；矿物质和常量营养物。51.根据权利要求48的方法，其中将蛋白酶以0.1至20mL/kg消耗的饮食干物质的量应用于饲料或谷物饲料。52.根据权利要求48的方法，其中将蛋白酶以0.5至2.5mL/kg消耗的饮食干物质的量应用于饲料或谷物饲料。53.根据权利要求48的方法，其中将蛋白酶以0.75至1.5mL/kg消耗的饮食干物质的量应用于饲料或谷物饲料。54.根据权利要求48的方法，其中蛋白酶的量包括1,000至23,000蛋白酶单位/kg干物质的蛋白酶活性。55.根据权利要求48的方法，其中蛋白酶的量包括2,300至11,000蛋白酶单位/kg干物质的蛋白酶活性。56.根据权利要求48的方法，其中蛋白酶的量包括3,300至6,800蛋白酶单位/kg干物质的蛋白酶活性。57.根据权利要求54至56中任何一项的方法，其中利用偶氮酪蛋白作为底物在pH6.0和39℃测定蛋白酶活性。58.一种生产饲料添加剂的方法，包括下列步骤：a)提供至少一种蛋白酶；b)将该蛋白酶与一种或多种惰性或活性成分混合以形成饲料添加剂；以及c)用饲料添加剂饲喂反刍动物或将饲料添加剂加入动物的饲料或谷物饲料中，由此实现可消化性的增加。59.根据权利要求58的方法，其中饲料或谷物饲料选自苜蓿干草及青贮饲料、草类干草及青贮饲料、混合干草及青贮饲料、麦杆、玉米青贮饲料、玉米谷粒、大麦青贮饲料、大麦谷粒、油料种子或其组合。60.根据权利要求58的方法，其中饲料是苜蓿饲料或苜蓿-草饲料的混合物。61.根据权利要求58的方法，其中蛋白酶来源于细菌或真菌。62.根据权利要求61的方法，其中细菌是芽孢杆菌属物种。63.根据权利要求61的方法，其中真菌是木霉属物种。64.根据权利要求61的方法，其中蛋白酶选自半胱氨酸蛋白酶、金属蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶和丝氨酸蛋白酶。65.根据权利要求64的方法，其中蛋白酶是丝氨酸蛋白酶。66.根据权利要求61的方法，其中蛋白酶是枯草杆菌蛋白酶样的。67.根据权利要求61的方法，其中将蛋白酶配制为固体、液体或悬浮液。68.根据权利要求67的方法，其中将蛋白酶配制为矿物质块、盐、颗粒、片剂、丸剂或粉末。69.根据权利要求67的方法，其中蛋白酶是与一种或多种惰性或活性成分组合的，所述成分选自载体；稀释剂；调味剂；赋形剂；选自纤维素酶、木聚糖酶、葡聚糖酶、淀粉酶和酯酶的酶；抗生素；益生元；益生菌；微量营养物；维生素；矿物质和常量营养物。70.根据权利要求67的方法，其中将蛋白酶以0.1至20mL/kg消耗的饮食干物质的量应用于饲料或谷物饲料。71.根据权利要求67的方法，其中将蛋白酶以0.5至2.5mL/kg消耗的饮食干物质的量应用于饲料或谷物饲料。72.根据权利要求67的方法，其中将蛋白酶以0.75至1.5mL/kg消耗的饮食干物质的量应用于饲料或谷物饲料。73.根据权利要求67的方法，其中蛋白酶的量包括1,000至23,000蛋白酶单位/kg干物质的蛋白酶活性。74.根据权利要求67的方法，其中蛋白酶的量包括2,300至11,000蛋白酶单位/kg干物质的蛋白酶活性。75.根据权利要求67的方法，其中蛋白酶的量包括3,300至6,800蛋白酶单位/kg干物质的蛋白酶活性。76.根据权利要求73至75中任何一项的方法，其中利用偶氮酪蛋白作为底物在pH6.0和39℃测定蛋白酶活性。77.一种生产用于饲喂反刍动物的饲料组合物的方法，包括下列步骤：a)提供至少一种蛋白酶；b)提供饲料或谷物饲料；以及c)将蛋白酶应用于饲料或谷物饲料以形成组合物，由此实现可消化性的增加。78.根据权利要求77的方法，其中饲料或谷物饲料选自苜蓿干草及青贮饲料、草类干草及青贮饲料、混合干草及青贮饲料、麦杆、玉米青贮饲料、玉米谷粒、大麦青贮饲料、大麦谷粒、油料种子或其组合。79.根据权利要求77的方法，其中饲料是苜蓿饲料或苜蓿-草饲料的混合物。80.根据权利要求77的方法，其中蛋白酶来源于细菌或真菌。81.根据权利要求80的方法，其中细菌是芽孢杆菌属物种。82.根据权利要求80的方法，其中真菌是木霉属物种。83.根据权利要求80的方法，其中蛋白酶选自半胱氨酸蛋白酶、金属蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶和丝氨酸蛋白酶。84.根据权利要求83的方法，其中蛋白酶是丝氨酸蛋白酶。85.根据权利要求80的方法，其中蛋白酶是枯草杆菌蛋白酶样的。86.根据权利要求80的方法，其中将蛋白酶配制为固体、液体或悬浮液。87.根据权利要求86的方法，其中将蛋白酶配制为矿物质块、盐、颗粒、片剂、丸剂或粉末。88.根据权利要求86的方法，其中蛋白酶是与一种或多种惰性或活性成分组合的，所述成分选自载体；稀释剂；调味剂；赋形剂；选自纤维素酶、木聚糖酶、葡聚糖酶、淀粉酶和酯酶的酶；抗生素；益生元；益生菌；微量营养物；维生素；矿物质和常量营养物。89.根据权利要求86的方法，其中将蛋白酶以0.1至20mL/kg消耗的饮食干物质的量应用于饲料或谷物饲料。90.根据权利要求86的方法，其中将蛋白酶以0.5至2.5mL/kg消耗的饮食干物质的量应用于饲料或谷物饲料。91.根据权利要求86的方法，其中将蛋白酶以0.75至1.5mL/kg消耗的饮食干物质的量应用于饲料或谷物饲料。92.根据权利要求86的方法，其中蛋白酶的量包括1,000至23,000蛋白酶单位/kg干物质的蛋白酶活性。93.根据权利要求86的方法，其中蛋白酶的量包括2,300至11,000蛋白酶单位/kg干物质的蛋白酶活性。94.根据权利要求86的方法，其中蛋白酶的量包括3,300至6,800蛋白酶单位/kg干物质的蛋白酶活性。95.根据权利要求92至94中任何一项的方法，其中利用偶氮酪蛋白作为底物在pH6.0和39℃测定蛋白酶活性。96.一种饲料添加剂，包括与一种或多种饲料级的惰性或活性成分组合的至少一种饲料级的蛋白酶，其中包括的所述蛋白酶的量...

【专利技术属性】
技术研发人员：KA博谢敏，D科隆巴托，
申请(专利权)人：加拿大农业及农业食品部，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]