热稳定的酶用作饲料添加剂制造技术

本发明专利技术提供了热稳定的木聚糖酶用作动物饲料添加剂。所述的木聚糖酶是一种能耐受１分钟９５℃水浴的加热而其活性基本上不丧失的酶。可从锯齿小四孢菌（Ｍｉｃｒｏｔｅｔｒａｓｐｏｒａ ｆｌｅｘｕｏｓａ）或褐色热单孢属（Ｔｈｅｒｍｏｍｏｎｏｓｐｏｒａｆｕｓｃａ）中获得所述的木聚糖酶。还提供了包括所述的热稳定的木聚糖酶及生理上可接受的载体的饲料添加剂，所述的载体可以是谷物或谷物基料。还提供了包含至少２０％重量的谷物和每千克饲料含０．０００１～１０ｇ热稳定的木聚糖蛋白质的谷物基料饲料。所说的谷物可以是小麦、大麦、玉米、高梁、黑麦、燕麦、黑小麦和稻子的任何一种。所述的谷物基料饲料可提供给任何牲畜，特别是提供给家禽和猪。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及将酶用作动物饲料添加剂，具体地讲涉及将热稳定的酶用作动物饲料添加剂，以便在相对高温的饲料加工期间该酶的活性不发生明显的下降。本专利技术还提供了饲料添加剂及包含所述热稳定的酶的谷物基料饲料。人们一直在追寻能使动物高效消化其饲料的改进饲料。主要的关注点之一是在不增加单位重量成本的前提下提高饲料转换比率(FCR)。饲料的FCR是消耗的饲料是与动物的增重的比值。低的FCR表示给定量的饲料导致生长动物增重较多。这意味着动物能更有效地利用饲料。可降低FCR的途径之一是通过改善动物对其的可消化性，从而增加可使动物增重的营养。对饲料的营养成分，如淀粉、脂肪、蛋白质和氨基酸的可消化性有各种限制。这些限制包括(i)动物肠内的物质的粘性。所述的粘性是由于，至少部分是由于可溶的非—淀粉多糖，如混交联β-葡聚糖和阿拉伯糖基木聚糖引起。(ii)饲料的细胞壁对营养物的捕获(entrapment)，特别是谷物的糊粉层的细胞壁对营养物的捕获。所述的捕获是由谷物的细胞壁里的大量的非淀粉多糖引起的，所述的谷物细胞壁相对地耐受动物消化系统的裂解。这就防止了动物对被捕获在细胞内的营养物的营养获得；及(iii)动物和肠微生物，尤其是在年幼动物的内源酶活性的缺乏。防碍可消化性的上述问题在谷物基料食料，如那些小麦含量高的食料中尤为显著。由于饲料里的营养物的可消化性差的问题，有必要使饲料含有提供大量的能量和蛋白质的物质以便满足动物的营养需要。现在基本上有证据证明，即在谷物基料的动物饲料里掺入某些(补加的)酶可有利于降低动物肠内的物质的粘性。这种降低可通过酶，如水解可溶木聚糖的木聚糖酶来实现，因而降低了是消化过程主要限制的消化物的粘性。作为添加剂加入的木聚糖酶的目标动物胃肠道内的pH和温度条件下必须是稳定的和有活性的。如果当把它们暴露于活体外这样的条件时，它们是不稳定和无活性的，它们则不能使消化物粘性降至任何显著的程度。目前已知将来自真菌，如Longibrachiatum木霉(Trichoderma Longibrachiatum)，黑色曲霉(Aspergillus niger)和insolens腐质霉(Humicola insolens)的木聚糖酶作为添加剂应用在动物饲料中。Bedford和Classen(The Journal of Nutrition，122卷，560-569页)披露在适合煎烤的雏鸡活体内测得的消化物粘性和体重增重及FCR值之间显著相关。在用小麦和黑麦基料食料喂养家禽时，表明多至70-80％的体重增重和FCR间的差异仅基于肠内粘性的差异。这就突出了含有大量可溶性阿拉伯糖基木聚糖的谷物基料饲料的消化物粘性的重要性。当消化物粘性增高时，通过妨碍胰酶、底物及消化过程的终产物的扩散而降低所有营养物的可消化性。已经发现在动物饲料里包含木聚糖酶有助于牲畜降低消化物粘性。结果是，动物消化饲料的能力得到了提高，动物消耗单位量的饲料的体重增重得到了提高，且饲料的FCR得以降低。传统地通过将酶浸透到生理上可接受的载体，如谷物上而将酶添加剂，如木聚糖酶包含到动物饲料中。被浸透的载体与饲料的基它组分混合，然后将其压成可直接饲喂动物的方块或丸片饲料。最近在将各种饲料组分加工成有形体如方块和颗粒饲料方面有了很大进展。所述的加工已发展为使用相对高的湿度。这首先提高了生产过程的效率，其次使生产出的饲料不含有害的细菌，尤其是沙门氏菌。另外，高温的使用提高了所得方块和颗粒饲料的质量和耐久性，扩大了可被有效地处理的成份的范围，并且也增加了液体成份，如可被掺入到饲料中的脂肪和糖蜜的量。当前所用的加工技术对饲料组分的混合物施用相对的高温达相对长的时间。而且，混合物在加工过程受相对的高压，也有助于提高所形成的方块和丸片饲料的耐久性。已用来改善饲料的营养性质的加工方法之一是蒸汽压丸。该方法包括用蒸汽处理化合的饲料从增中它的温度和湿度会含量的步骤。该步骤称为调理。依据饲料的类型和组成，调理步骤持续几秒到数分钟。调理器内的温度可升至100℃。然后，使饲料通过压丸模；由于摩擦，该模使其温度迅速增高。最近，为饲料的预处理或调理引入了新的装置，称为膨化器(expander)。该装置允许在压力下进行调理，然后压丸。按照本技术，将先前受蒸汽调理的各种饲料组分装入注入了更多蒸汽的螺旋压缩机内，增高物料块所受的压力并进行剪切，然后使之通过可变(大小)的出口。将压缩的产物，在颗粒尺寸缩小后，装入标准的压丸机。饲料组分在膨化器内停留的时间为大约5-20秒，而温度可高达145℃。压缩压力可达给3.5MPa，可很快建立所述的温度和压力且两者在产物从出口被挤后可快速降低。膨化器的使用是有利的，因它们能有效地去除有害细菌，尤其是沙门氏菌。而且，有可能在造料前在混合物中包含相对大量的脂肪和其它液体成份。另外，蒸煮和压/切步骤导致较大量的淀粉凝胶的形成。但是，这样的高温和高压的加工条件，特别是当用于在造粒过程中经常遇到的潮湿条件下时，对某些饲料组分有潜在的破坏作用。这在酶，包括木聚糖酶存在时更甚。已熟知，酶是蛋白质，因此由氨基酸组成。氨基酸的特定顺序，“一级结构”决定了蛋白质的性质。然后氨基酸链可排列成许多“二级结构”，如片层和螺旋。这些结构也彼此相互组织起来得出“三级结构”；例如，片层可彼此平行排列，很象报纸的纸页。最后，在特定的酶里，几个亚单位可结合在一起，这也导致了“四级结构”。如有功能，酶还须有活性位点，该位点能催化特定底物的反应，该活性位点经常具有特异的形状，所述形状由酶的一级、二级、三级、四级结构决定。催化位点形状的变化可能使酶失活。有几个因素，包括热、压力和pH，可改变酶的形状而且也可改变其活性位点的形状。在饲料的加工过程中，已存在于混合物中的任何酶将遭受使酶至少部分变性并因此而丧失一些或全部活性的温度和压力的影响。在加工过程中，酶所暴露的温度越高，其活性下降的越多。典型地，嗜温木聚糖酶在直至65℃时还是稳定的，但如暴露于95℃至少在水溶液中全部活性丧失。如在饲料加工过程中发生这样的温度介导的变性，当然是极为不利的，因所加的酶将不会起到效果，或仅起到有限程度的效果。克服这一问题的一个可能为在饲料里包含更相对大量的酶以便补偿一定比例的失活。然而，从经济的观点来说，添加这样额外量的酶是不利的，因为掺与到动物饲料中的酶相对来说是昂贵的。有研究表明可通过将酶包被在特殊的载体上或用特殊的包被技术包被它们以稳定酶。然而，这样的方法还不能有效地应付在高温蒸汽压丸、在膨化器中或在挤出机中遇到的相对剧烈的加工条件。另一个解决办法是将酶，如木聚糖酶加入到已经热处理过的预先形成的颗粒饲料中。然而，该方法不是理想的解决办法，首先需要复杂而昂贵的机器以将酶精确包被到颗粒饲料上而得到所需的包入的相对量。其次，在所述的包被步骤中使用的酶的溶液具有有限的贮藏稳定性，并且可被细菌污染。因此，尽管可得到对饲料加工过程中的酶稳定性问题部分解决的办法，它们均不能以完全有效的形式解决该问题。在下面的说明书及权利要求中，提到了木聚糖酶活力单位。本专利技术所用的所述活力由下面试验方法测量。木聚糖酶活性的试验方法一个单位的木聚糖酶的活性为在下面所述的条件下在一分钟内使一微摩尔的还原糖(由木糖等同物表示)从底物中释放出本文档来自技高网...

【技术保护点】
热稳定的木聚糖酶作为动物饲料添加剂的应用，所述的木聚糖酶的特征为能耐受１分钟的调至９５℃的水浴加热而基本上不丧失其活性，所述的活性由其在ｐＨ６．５和４０℃的温度下使１％的小麦阿拉伯糖基木聚糖溶液的粘度降至与未加热对照相同的终粘度±０．００１帕斯卡秒确定。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁约翰摩根，凯思琳A克拉克森，伊丽莎白A博迪，威廉A丘弗斯，
申请(专利权)人：费恩饲料国际有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]