减少牲畜肠道有害大气气体的方法和组合物技术

本发明专利技术提供了用于减少牲畜动物的消化系统和/或废弃物中产生的有害大气气体排放的组合物和方法。在优选实施例中，将包含一种或多种有益微生物和/或一种或多种微生物生长副产物的组合物与牲畜动物的消化系统和/或废弃物接触，以便控制例如牲畜动物的消化系统和/或废弃物中的产甲烷菌。废弃物中的产甲烷菌。废弃物中的产甲烷菌。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】减少牲畜肠道有害大气气体的方法和组合物
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求对2020年2月11日提交的美国临时专利申请号62/972,973、2020年5月13日提交的美国临时专利申请号63/024,191、2020年6月15日提交的美国临时专利申请号63/038,985和2020年12月17日提交的美国临时专利申请号63/126,711享有优先权，其中各项申请均以全文引用的方式并入本文中。

技术介绍

[0003]在大气中蓄热的气体被称为“温室气体”或“GHG”，包括二氧化碳、甲烷、一氧化二氮和含氟气体(2016年EPA报告，第6页)。
[0004]二氧化碳(CO2)通过燃烧化石燃料(煤、天然气和石油)、固体废物、树木和木制品，以及某些化学反应(例如，水泥制造)进入大气。例如，植物通过吸收从大气中去除二氧化碳，作为生物碳循环的一部分。
[0005]在工业活动以及化石燃料和固体废物燃烧过程中会排放一氧化二氮(N2O)。在农业领域，过量施用含氮肥料以及土壤管理实践不良也会造成一氧化二氮和其它氮基气体排放增加。
[0006]含氟气体(包括氢氟碳化物、全氟碳化物、六氟化硫和三氟化氮等)是各种工业过程排放的合成强温室气体。
[0007]在煤炭、天然气和石油的生产和运输过程中会排放甲烷(CH4)。此外，其它农业实践以及蓄粪池和城市固体废物填埋场中有机废物的腐烂都会造成甲烷排放。然而，值得注意的是，饲养牲畜动物也会造成甲烷的排放，许多牲畜的消化系统含有产甲烷微生物(《2016年温室气体概述》)。
[0008]根据世界各地监测站的最新测量结果，以及对南极和格陵兰冰层中包裹气泡内古老空气的测量结果，过去几百年中，全球大气中GHG等的浓度发生了显著上升(例如，2016年EPA报告，第6、15页)。
[0009]特别是自17世纪工业革命开始以来，化石燃料燃烧、森林砍伐和其它活动等人类活动增加了大气中GHG量。排放到大气中的许多GHG会停留很长一段时间，从十年到几千年不等。随着时间的推移，通过化学反应或排放汇集，这些气体会从大气中去除，例如，海洋和植被会从大气中吸收GHG。
[0010]世界各国领导人尝试通过条约和国家间的其它协议来遏制GHG排放的增加。其中，一种尝试就是通过使用碳信用体系。碳信用是可交易证书或许可证的通用术语，其代表了排放一吨二氧化碳或等效GHG的权利。在典型的碳信用体系中，管理机构对经营者能够产生的GHG排放量设定配额。如超过这些配额，就要求经营者从尚未使用其全部碳信用额度的其它经营者处购买额外信用额度。
[0011]碳信用体系的一个目标是鼓励企业投资更多的绿色技术、机械和实践，以便从这些信用额度的交易中获益。根据《联合国气候变化框架公约京都议定书约(UNFCCC)》的要求，许多国家已经同意在国际范围接受GHG减排政策的约束(包括通过排放信用交易)。虽然
美国不接受《京都议定书》的约束，并且美国没有国家中央排放交易体系，但在一些州(例如，加利福尼亚州和东北部的一些州)已经开始采用这种交易方案。
[0012]另一减少大气GHG(特别是甲烷排放)的尝试涉及在畜牧业生产中使用饲料添加剂或补充剂。牛、绵羊、水牛、山羊、鹿和骆驼等反刍牲畜非常独特，因为它们均有蜂巢胃、瘤胃、卵巢和乳腺四个胃室。特别是瘤胃，它是一个摄入物质(纤维植物体等)进行微生物发酵的大型中空器官。该器官可容纳40
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60加仑的物质。据估计，每茶匙瘤胃内容物的微生物浓度为1500亿个微生物。
[0013]瘤胃的功能是作为某些细菌产生气态发酵副产物(包括氧气、氮气、H2和二氧化碳)的厌氧发酵罐。参见图1。甲烷生成是一个自然过程，有助于提高消化系统的效率，降低H2的分压以及使微生物酶正常运作。该过程由产甲烷菌进行调节，其中最常见的是甲烷短杆菌。产甲烷菌表面形成生物膜，其中产氢细菌和原生生物在表面上积极生成将二氧化碳还原为甲烷所需的H2。
[0014]例如，为了牛肉和牛奶以及粪便和草料等不可食用产出物而饲养的牛，是畜牧业排放量最大的动物，约占畜牧业排放的65％。一头牛每天可排出约130至250多加仑由发酵产生的瘤胃气体。排出瘤胃气体可防止胀气，因此对奶牛的健康非常重要。但是，弊端是会向大气排放二氧化碳和甲烷等GHG。
[0015]包括非反刍动物等在内的其它动物也会促进肠道GHG的产生。例如，猪、啮齿动物、猴子、马、骡子、驴、犀牛、河马、熊、家禽和某些其它鸟类的消化系统中也含有产甲烷菌。某些单胃动物也会产生N2O和CO2排放。
[0016]除肠道发酵外，牲畜粪便也可成为GHG排放源。粪便含有在储存和处理过程中可能导致GHG排放的两种成分：可转化为甲烷排放的有机物，间接导致一氧化二氮排放的氮。粪便保存在蓄粪池、尾料池或储料槽的情况下，产甲烷菌分解粪便中的有机物质时就会释放出甲烷。此外，粪便和尿液在储存和加工过程中会释放氨(NH3)形式的氮。氨在随后可转化为一氧化二氮。(Gerber等人，2013年)。
[0017]目前，减少牲畜甲烷排放的方法包括驱除消化系统中的原虫，甚至接种预防产甲烷菌的疫苗。然而，这些策略的缺点是，它们可能会减少有益肠道微生物的数量，而且由于微生物的适应性，这些方法可能只是短期适用。此外，能源供应商已尝试从蓄粪池和收集池中收集甲烷作为一种沼气燃料；但是这些方法效率低下，并且相对于畜牧生产产生的甲烷总量而言，无法获得大量甲烷。
[0018]其它策略已涉及特别是针对放牧牲畜进行饮食调节，例如，直接抑制产甲烷菌和原生生物，或通过重定向氢离子远离产甲烷菌来减少产甲烷生成，以便控制肠道发酵。此类饮食调节包括在饲料中加入益生元、产乙酸菌、细菌素、离子载体(莫能菌素和拉沙里菌素等)、有机酸和/或植物提取物(丹宁酸和/或海藻等)。(Ishler，2016年)。大多数抗产甲烷化合物成本高，持续时间短，显示结果不一致，要求高浓度，不包含H2受体，不影响生物膜形式的产甲烷菌，并且包括易于被破坏和/或排出的化合物。
[0019]具体饲料添加剂产品包括Mootral、和FutureFeed，但每个产品都有自身的局限性。Mootral是一种包括源自大蒜的活性化合物和源自柑橘的类黄酮的专有组合的饲料补充剂。该产品直接抑制/杀灭产甲烷菌。然而，与每年每头牛的成本相比，实际上减少的甲烷量很低，约为30％。此外，该产品可以增加牛奶中的尿素含量，从而表明一氧化二
氮的产量增加。
[0020]是一种包含3
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硝基氧丙醇的饲料添加剂，其能抑制甲基
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辅酶M还原酶。甲基
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辅酶M还原酶是一种催化甲烷生成最后一步进的酶。实际上实现的甲烷降低量也相对较低，约为30％，同时持续时间也相对较短。此外，由于缺乏H2受体，该产物因三甲胺产量增加会在生产的牛奶中引发腥味。
[0021]FutureFeed是一种利用特定类型海藻的饲料补充剂，其可减少高达98％的肠道甲烷排放。尽管如此，该产品成本很高，达本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于减少牲畜动物的消化系统和/或废弃物中产生的有害大气气体和/或其前体的方法，所述方法包括将包含一种或多种有益微生物和/或一种或多种微生物生长副产物的组合物与所述牲畜动物的消化系统接触，其中所述一种或多种有益微生物为解淀粉芽孢杆菌、糙皮侧耳、布拉氏酵母菌、汉斯德巴氏酵母菌、香菇、木霉属菌、异常威克汉姆酵母菌、酿酒酵母菌、球拟假丝酵母菌、季也蒙迈耶氏酵母、西方毕赤酵母、紫红曲霉、顶头孢霉、黄色黏球菌、枯草芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌菌株“B4”和/或地衣芽孢杆菌。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述组合物与所述牲畜动物的消化系统接触。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述组合物通过直接以口服方式、通过内窥镜、或通过注射到胃、瘤胃和/或肠道中的方式施用到所述消化系统内。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述组合物通过粪便移植术、坐药法或灌肠法施用到所述牲畜动物的消化系统。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述有害大气气体为甲烷和二氧化碳。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述有害大气气体前体为氮和氨。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述牲畜动物的消化系统中的产甲烷菌和/或原生生物受到控制。8.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：将益生元与所述一种或多种有益微生物和/或所述一种或多种微生物生长副产物一起施用，其中所述益生元为干动物饲料、秸秆、干草、苜蓿、谷物、饲料、牧草、水果、蔬菜、燕麦或作物残渣。9.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：将饱和长链脂肪酸与所述一种或多种有益微生物和/或所述一种或多种微生物生长副产物一起施用，其中所述饱和长链脂肪酸为硬脂酸、棕榈酸和/或肉豆蔻酸。10.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：将萌发促进剂与所述一种或多种有益微生物和/或所述一种或多种微生物生长副产物一起施用，其中萌发促进剂为L
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丙氨酸、L
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亮氨酸或锰。11.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：将以下一种或多种成分与所述一种或多种有益微生物和/或所述一种或多种微生物生长副产物一起施用：海藻(海门冬)；海带；3
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硝基氧基丙醇；蒽醌；选自莫能菌素和拉沙里菌素的离子载体；选自皂苷和丹宁酸的多酚；丝兰提取物(甾体皂苷产物)；皂皮树提取物(三萜皂苷生成植物种)；有机硫；大蒜提取物；选自槲皮素、芦丁、山奈酚、柚皮苷和花青素的黄酮；从绿色柑橘类水果、玫瑰果和/或红醋栗中分离出来的生物类黄酮；羧酸；以及选自右旋柠檬烯、蒎烯和柑橘提取物的萜烯。12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述有益微生物为解淀粉芽孢杆菌菌株。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述解淀粉芽孢杆菌菌株为解淀粉芽孢杆菌NRRLB
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67928(“B.amy”)。14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述有益微生物为糙皮侧耳。15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述有益微生物为布拉氏酵母菌。16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述有益微生物为汉斯德巴氏酵母菌。17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一种或多种有益微生物为糙皮侧耳和布拉
氏酵母菌。18.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一种或多种有益微生物为解淀粉芽孢杆菌、布拉氏酵母菌、糙皮侧耳和汉斯德巴氏酵母菌。19.根据权利要求1所述的方法，其中，所述有益微生物为异常威克汉姆酵母菌。20.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一种或多种微生物生长副产物选自生物表面活性剂、酶、有机酸、脂肪酸、氨基酸、蛋白质、肽类、醇类、聚酮类、天然抗生素、醛类、胺类、甾醇类和维生素类。21.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一种或多种微生物生长副产物在没有所述一种或多种有益微生物的情况下施用。22.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一种或多种微生物生长副产物被纯化。23.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一种或多种微生物生长副产物为粗品形式，所述粗品形式包括生成所述生长副产物的微生物发酵后产生的上清液。24.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一种或多种微生物和/或一种或多种微生物生长副产物应用于饮用水和/或所述牲畜动物摄入的饲料。25.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：评估所述方法对减少所述牲畜动物的消化系统和/或废弃物中的肠道有害大气气体排放和/或其前体产生的效果。26.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：评估所述方法对控制所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖恩，
申请(专利权)人：轨迹IP有限责任公司，
类型：发明
国别省市：