提高木质纤维素生物质营养价值的方法和组合物技术

技术编号:14571864 阅读:29 留言:0更新日期:2017-02-06 08:41
本发明专利技术涉及一种制备饲料添加剂组合物的方法,所述方法包括:(a)用物理和/或化学和/或生物方法预处理木质纤维素生物质;(b)将经物理和/或化学和/或生物方法预处理的木质纤维素生物质与酶组合物混合,其中所述酶组合物至少具有以下活性:内切葡聚糖酶活性、β-葡萄糖苷酶活性和内切木聚糖酶活性,并且其中所述酶组合物不具有、或基本上不具有β-木糖苷酶活性,并且/或者不具有、或基本上不具有α-L-阿拉伯呋喃糖酶活性;(c)将所述木质纤维素生物质与酶组合物的混合物温育至少约3至120小时;(d)以及任选地进行干燥和/或任选地进行包装。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及提高木质纤维素生物质营养价值的方法和组合物。本专利技术涉及的方法和组合物可使木质纤维素生物质成为动物饲料中惯常使用的谷物淀粉的适宜替代品。
技术介绍
每年供给动物营养的谷物约有7.5亿吨。使用更便宜的饲料来源替代这些谷物的一部分会使全人类受益匪浅。将谷物(如玉米)替换为较廉价的纤维素材料(如木质纤维素生物质)会深刻影响动物饲料市场,并且/或者增加人类食品和能源市场的稳定性。木质纤维素生物质的营养价值还不足以使其成为高能量饲料原料(例如谷物)的可行替代品。单胃动物例如生猪或家禽,无法将纤维成分(例如农业废物)中的木质纤维素消化并吸收其中葡萄糖,例如达到允许替代动物饮食中大量的谷物的程度。动物,尤其是单胃动物,并不具备消化纤维素和半纤维素所需的酶;即便具备此类酶,在肠内的停留时间也会成为纤维素转化为葡萄糖的限制因素。纤维素是化学式为(C6H10O5)n的有机化合物,它是由直链的通过β(1→4)糖苷键连接的D-葡萄糖单元组成的多糖。半纤维素是几种杂聚物(基质多糖)中的任一种,与纤维素共存于几乎所有的植物细胞壁中。半纤维素包括木聚糖、葡糖醛酸木聚糖、阿拉伯木聚糖、葡甘露聚糖,和木葡聚糖。半纤维素包含许多不同的糖单体。例如,除葡萄糖之外,半纤维素中的糖单体还可包括木糖、甘露糖、半乳糖、鼠李糖,和阿拉伯糖。半纤维素包含大多数D-戊糖(C-5糖),有时也包含少量L-糖。多数情况下,木糖是含量最大的糖单体,而在软木中甘露糖可能是丰度最大的糖。半纤维素中不仅存在常规糖,也存在常规糖的酸化形式(例如葡糖醛酸和半乳糖醛酸)。Schutte等人(BritishJ.ofNutrition1991,66,83-93)研究了D-木糖在猪体内的营养意义。Schutte等人提出D-木糖和D-葡萄糖的回肠消化率均接近100%。饮食中D-木糖的存在降低了回肠食糜pH值并且增强了挥发性脂肪酸在回肠内的流动,这表明猪小肠内发生了D-木糖的微生物降解。Schutte提出在饲喂极高D-木糖含量饮食(例如每kg饮食中D-木糖为200g)的猪体内,干物质(DM)、有机物质(OM)、总能量(GE)和氮(N)的回肠消化率、粪便消化率,以及氮保留率显著降低。Schutte(1991年)也发现在猪的饮食中添加10%的木糖,其中50%的木糖能量会随尿液排出。Verstegen等人(J.Animal.Physiol.a.Anim.Nutr.77(1997)180-188)对猪进行实验,评价了木糖作为猪能量来源的可行性。根据该文献使用的计算方法,当饮食中添加10%木糖时,饮食中38%至64%的木糖能量以代谢能(ME)的形式存在,对比饲喂饮食中含有10%木糖的猪与饲喂饮食中含有5%葡萄糖的对照猪,人们发现:两种饮食中的ME和两种饲喂方式下猪的增重都相似。Savory等人(BritishJournalofNutrition(1992),67,103-114)研究了禽类体内由U-14C标记的单糖的代谢转归,并提出禽类吸收木糖比吸收葡萄糖和半乳糖慢得多,但比吸收甘露糖和阿拉伯糖快。Savory(1992年)也观察到鸟的排泄物中由U-14C标记的木糖和阿拉伯糖比己糖的回收率更大,因而木糖和阿拉伯糖比己糖(C6)的代谢程度更低。附图说明图1示出通过纤维素酶SC处理DaCS(经稀氨水预处理的玉米秸秆)而得的葡萄糖和木糖产量。图2示出通过使用TrioTM、纤维素酶SC或者纤维素酶SC+内切木聚糖酶而从DaCS释放的葡萄糖和木糖的量。图3示出通过使用TrioTM、纤维素酶SC118、纤维素酶151和SC118+木聚糖酶而从DaCS释放的糖的量。图4示出通过使用TrioTM、纤维素酶SC和纤维素酶SC+四种不同的内切木聚糖酶而得的DaCS水解情况。图5示出通过使用30μlTrioTM而得的DaCS水解产物的HPLC色谱图。图6示出通过组合使用纤维素酶SC、纤维素酶SC和内切木聚糖酶(SoloC118,50μL)而得的DaCS水解产物的HPLC色谱图。图7示出通过使用TrioTM、纤维素酶SC和纤维素酶SC+内切木聚糖酶而得DaCS的水解情况。图8示出在加入或未加入纤维素酶SC118和内切木聚糖酶DaniscoXylanaseTM(参见EP1222256,该文献以引用方式并入本文)的情况下,在50℃及pH5.0下,DaCS增溶40小时后的结果(DaCS残渣的重量,以g计)。图9示出在加入或未加入纤维素酶SC118和内切木聚糖酶DaniscoXylanaseTM的情况下,在50℃及pH5.0下,DaCS增溶40小时后的结果(增溶物质%)。图10示出通过使用纤维素酶SC118和木聚糖酶DaniscoXylanaseTM的剂量效应,在50℃及pH5.0下,在40小时内从DaCS释放的单糖量。图11示出通过使用纤维素酶SC118和木聚糖酶DaniscoXylanaseTM的剂量效应,在50℃及pH5.0下,在40小时内从DaCS释放的糖(单体+聚合物形式)。图12示出以进食木糖作为能量来源的肉鸡的采食量和体重增重。图13示出以进食木糖作为能量来源的肉鸡在饲喂第21天的体重。图14示出以进食木糖作为能量来源的肉鸡在饲喂第0至21天内的饲料转化率。图15示出编码内切木聚糖酶(FoxXyn6)的核苷酸序列(SEQIDNo.1)。信号序列以黑体(大写体)示出。图16示出编码内切木聚糖酶(FoxXyn6)的核苷酸序列(SEQIDNo.2)。图17示出内切木聚糖酶(FoxXyn6)的多肽序列(SEQIDNo.3)。该序列为酶的活性形式(如,酶的成熟形式)。图18示出编码内切木聚糖酶(FoxXyn4)的核苷酸序列(SEQIDNo.4)。信号序列以黑体(大写体)示出。图19示出编码内切木聚糖酶(FoxXyn4)的核苷酸序列(SEQIDNo.5)。图20示出内切木聚糖酶(FoxXyn4)的多肽序列(SEQIDNo.6)。该序列为酶的活性形式(如,酶的成熟形式)。图21示出编码来自黑曲霉(Aspergillusniger)(CBS513.88)的内切葡聚糖酶(EG1)的核苷酸序列(SEQIDNo.7)。图22示出来自黑曲霉(CBS513.88)的内切葡聚糖酶(EG1)的多肽序列(SEQIDNo.8)。图23示出编码来自黑曲霉CBS513.88的内切葡聚糖酶(EG2)的核苷酸序列(SEQIDNo.9)。图24示出来自黑曲霉CBS513.88的内切葡聚糖酶(EG2)的多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备饲料添加剂组合物的方法,所述方法包括:a.用物理和/或化学和/或生物方法预处理木质纤维素生物质;b.将经物理和/或化学和/或生物方法预处理的木质纤维素生物质与酶组合物混合,其中所述酶组合物至少具有以下活性:内切葡聚糖酶活性、β‑葡萄糖苷酶活性和内切木聚糖酶活性,并且其中所述酶组合物不具有、或基本上不具有β‑木糖苷酶活性,并且/或者不具有、或基本上不具有α‑L‑阿拉伯呋喃糖酶活性;c.将所述木质纤维素生物质与所述酶组合物的混合物温育至少约3至120小时;d.以及任选地进行干燥和/或任选地进行包装。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.21 US 61/837,7481.一种制备饲料添加剂组合物的方法,所述方法包括:
a.用物理和/或化学和/或生物方法预处理木质纤维素生物质;
b.将经物理和/或化学和/或生物方法预处理的木质纤维素生物质与酶组合物混合,其
中所述酶组合物至少具有以下活性:内切葡聚糖酶活性、β-葡萄糖苷酶活性和内切木聚糖
酶活性,并且其中所述酶组合物不具有、或基本上不具有β-木糖苷酶活性,并且/或者不具
有、或基本上不具有α-L-阿拉伯呋喃糖酶活性;
c.将所述木质纤维素生物质与所述酶组合物的混合物温育至少约3至120小时;
d.以及任选地进行干燥和/或任选地进行包装。
2.一种酶组合物的用途,其中在制造用于提高木质纤维素生物质对动物的营养价值的
饲料添加剂组合物的过程中,所述酶组合物至少具有以下活性:内切葡聚糖酶活性、β-葡萄
糖苷酶活性以及内切木聚糖酶活性,并且其中所述酶组合物不具有、或基本上不具有β-木
糖苷酶活性,并且/或者不具有、或基本上不具有α-L-阿拉伯呋喃糖酶活性。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法或用途,其中所述酶组合物还具有以下酶活
性中的一者或两者:纤维二糖水解酶I活性和纤维二糖水解酶II活性。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法或用途,其中所述酶组合物还具有溶解性多
糖单加氧酶活性。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法或用途,其中所述方法还包括给动物饲喂所
述饲料添加剂组合物。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法或用途,其中所述木质纤维素生物质为任意
纤维素或木质纤维素材料,例如农业残余物、生物能作物、工业固体废物、市政固体废物、来
自造纸的淤渣、庭院废物、木材废物、林业废物以及它们的组合。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法或用途,其中所述木质纤维素生物质选自玉
米棒、作物残余物诸如玉米皮、玉米秸秆、草、甜菜浆、小麦秸秆、小麦壳、燕麦秸秆、小麦次
粉(wheatmiddlings)、小麦粉头(wheatshorts)、米糠、稻壳、小麦糠、燕麦壳、棕榈仁、柑
橘渣、棉花、木质素、大麦秸秆、干草、稻秆、稻壳、柳枝稷、芒草、大米草、草芦、纸废弃物、甘
蔗渣、高粱蔗渣、饲用高粱、高粱秸秆、大豆秸秆、大豆、粉碎树木获得的组...

【专利技术属性】
技术研发人员:L·F·罗密欧米兰S·于M·沃尔什S·兰茨C·米奇森B·鲍尔S·阿伦特
申请(专利权)人:杜邦营养生物科学有限公司
类型:发明
国别省市:丹麦;DK

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