作为动物饲料添加剂的含木质素的微纤维素
阅读：592发布：2020-05-12
专利汇可以提供作为动物饲料添加剂的含木质素的微纤维素专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且根据本 发明 的示例性方面，提供了一种动物 饲料 添加剂，其含有含木质素的微 纤维 素，尤其是含木质素的微晶 纤维素 ，用于改善生产性动物(例如 家禽 )的饲料转化率。，下面是作为动物饲料添加剂的含木质素的微纤维素专利的具体信息内容。
1.一种动物饲料添加剂，其包含具有至少70重量%的葡萄糖含量的含木质素的微纤维素。
2.根据权利要求1所述的动物饲料添加剂，其特征在于所述微纤维素是微晶纤维素(MCC)。
3.根据权利要求1或2所述的动物饲料添加剂，其特征在于微纤维素原材料的木质素含量为所述原材料的至多15重量%、更优选至多10重量%、且最合适地至多5重量%。
4.根据权利要求3所述的动物饲料添加剂，其特征在于所述原材料是基于针叶木或阔叶木的材料，优选其化学浆，或非木木质纤维素植物材料，优选选自棉、草、甘蔗渣、谷类作物的秸秆、亚麻、大麻、剑麻、蕉麻或竹子。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的动物饲料添加剂，其特征在于用于所述动物饲料添加剂的所述微晶纤维素的木质素含量为所述微晶纤维素的至多20重量%、更优选至多15重量%、且最合适地至多10重量%。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的动物饲料添加剂，其特征在于基于干物质计，按基础动物饮食计的所述动物饲料添加剂的包含率介于1千克/吨和15千克/吨之间、优选介于1千克/吨和5千克/吨之间、且最合适地为约5千克/吨。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的动物饲料添加剂，其特征在于所述微纤维素具有
8-100μm、优选10-60μm、更优选15-30μm、且最合适地小于20μm的平均粒度。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的动物饲料添加剂，其特征在于是家禽饲料添加剂。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的动物饲料添加剂，其特征在于当与不含所述动物饲料添加剂的对照饮食相比时，在25天的饲喂期间，动物的体增重(BWG)提高至少2%、优选至少7%。
10.一种制造动物饲料的方法，通过将基础动物饮食配方与根据权利要求1至9中任一项所述的动物饲料添加剂混合在一起。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于基于干物质计，根据权利要求1至9中任一项所述的动物饲料添加剂以1千克/吨至15千克/吨的比例替代基础动物饮食配方。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于基于干物质计，按基础动物饮食计的所述动物饲料添加剂的包含率介于1吨/千克和5千克/吨之间，最合适地为约5千克/吨。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其特征在于含木质素的微纤维素配合料、优选含木质素的微晶纤维素配合料的干物质含量在所述动物饲料制造时为约40%。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其特征在于所述基础动物饮食配方基于小麦-大豆。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的方法，其用于制造家禽饲料。
16.含木质素的微纤维素作为饲料添加剂、特别是作为家禽饲料的饲料添加剂的用途。
17.根据权利要求16所述的用途，其中所述含木质素的微纤维素通过木质纤维素起始材料在至少140℃的温度和以纤维素的干重计算至少8%的稠度下的酸解获得。
作为动物饲料添加剂的含木质素的微纤维素
[0001] 领域本发明涉及尤其针对生产性动物(production animal)的包含含木质素的微纤维素的动物饲料添加剂。此类动物饲料添加剂设计为部分替代基础动物饮食，由此提供更廉价的动物饲料产品以及改善的动物生长。
[0002] 背景阿尔托大学的研究科学家们早先开发了一种独特的方法来从林业副产物制造纯的微晶纤维素(MCC)组分，其被公认促进了这些组分作为生产性动物的饲料补充剂的适用性(欧洲专利EP 2 822 397)。为了阐明MCC在反刍动物中的营养价值，科学家们进行了体外瘤胃模拟，其中在低能量饮食和高能量饮食中分别用两种不同的纤维素组分部分替代了配合饲料。MCC组分对瘤胃乳酸形成具有明显的剂量依赖性抑制作用，这对瘤胃pH具有直接影响。
该结果表明，产乳酸瘤胃细菌的生长和发酵活性被抑制。有趣的是，纤维素组分对其它发酵参数(例如VFA产生和微生物量)的影响极小。
该结果表明，产乳酸瘤胃细菌的生长和发酵活性被抑制。有趣的是，纤维素组分对其它发酵参数(例如VFA产生和微生物量)的影响极小。
[0003] 乳酸菌是肉用仔鸡小肠中主要的微生物群，在小肠中大部分饲料来源的能量被吸收。值得注意的是，小肠细菌与宿主直接竞争特殊营养素。因此，抑制这些细菌群体可能对宿主的养分捕获具有深远影响，由此改善体增重(body weight gain)和饲料转化效率。“褐色”MCC含有酚类化合物，其可能具有抗菌性质。因此，通过在饮食中包含MCC，有可能降低小肠细菌活性，这可对肉用仔鸡生产性能(performance)具有有益的影响。
[0004] 市售可得的微晶纤维素早先已经用于动物饲料补充剂。此类微晶纤维素的一个主要缺点是其高价格。由此，需要新的方法以价格合理的方式在动物饲料行业中利用微纤维素，尤其是含木质素的微晶纤维素。
[0006] 根据本发明的一个方面，提供了包含含木质素的微纤维素的动物饲料添加剂。
[0007] 根据本发明的另一方面，提供了包含含木质素的微晶纤维素的动物饲料添加剂。
[0008] 根据本发明的再一方面，提供了通过用根据本发明的动物饲料添加剂部分替代基础动物饮食来生产动物饲料的方法。
[0009] 如下文所述和所要求保护的那样，通过本发明实现了该方面和其它方面，以及其超出已知解决方案的优点。
[0010] 根据本发明的动物饲料添加剂的特征主要如权利要求1所述。
[0011] 根据本发明的生产动物饲料的方法的特征主要如权利要求10所述。
[0012] 根据本发明的用途的特征如权利要求16所述。
[0013] 借助本发明获得了显著的优点。例如，本发明中所利用的微纤维素和/或微晶纤维素具有比常规微纤维素和/或微晶纤维素的那些明显更低的生产成本和碳足迹。含木质素的微纤维素和/或微晶纤维素可以容易地由粗浆制得，并且在将生产集成到制浆厂中时，可能大量生产微纤维素和/或微晶纤维素，这转而致使价格在动物饲料生产中具有竞争力。
[0014] 此外，微纤维素和/或微晶纤维素可以充当有益的盲肠细菌的潜在纤维来源。因此，可能刺激下肠道细菌发酵也可对动物生产性能具有深远的影响。
[0015] 接下来将参考某些实施方案更详尽地描述本技术。
[0016] 实施方案本技术提供了含木质素的微纤维素的饲料添加剂，其提高了生产性动物的饲料转化率(FCR)和体增重(BWG)。此类饲料添加剂的生产容易且廉价。与对照处理相比，改善的饲料效率是由于降低的采食量和改善的体增重。
[0017] 图1是显示在25天饲喂试验期间不同处理组中每围栏的平均饲料消耗的图表。
[0018] 图2是显示在25天饲喂试验后不同处理组中禽类的平均体增重的图表。
[0019] 图3是显示在25天饲喂试验后不同处理组中各围栏的平均饲料转化率的图表。
[0020] 本发明中使用的微纤维素可以根据任何已知方法来制造。
[0021] 但是，根据本发明的优选实施方案，该微纤维素通过芬兰专利FI 126842 B中描述的方法来制造。
[0022] 例如，在一个实施方案中，在至少140℃的温度和以纤维素的干重计算至少8%的稠度下，对纤维状木质纤维素材料施以酸解。当使用无机酸时，以纤维素的干重计，以约0.2至2%的量添加酸(基于100重量%)。通常，将在约1至6.5、特别是2至6范围内的pH下进行水解。
[0023] 更特别地，在优选的实施方案中，在至少140℃、优选介于140和185℃之间、更优选介于150和180℃之间、最合适地介于155和175℃之间的温度下对含木质素的纤维状纤维素材料施以温和的酸解。在此类实施方案中，基于纤维素的干重计，稠度通常为至少8%、优选8至50%、更优选15至50%、甚至更优选20至50%、且最合适地25至45%。可以通过使该纤维状纤维素材料与酸接触(优选通过混合)来进行水解。该实施方案的特别优点在于发现存在于起始材料中的木质素不会损害微晶纤维素产品的生产。
[0024] 在水解中用作起始材料的纤维状纤维素材料可以是任何含木质素的纤维素材料，例如基于针叶木或阔叶木的材料，优选其化学浆，该材料可以在上述条件下水解，并可以含有除纤维素和木质素之外的其它材料，例如半纤维素。非木木质纤维素植物材料也可以是合适的，例如棉、草、甘蔗渣、谷类作物的秸秆、亚麻、大麻、剑麻、蕉麻或竹子。
[0025] 根据本发明的一个实施方案，所用的微纤维素优选为“高纯度”微纤维素形式，即具有高葡萄糖含量，特别是具有至少97重量%的葡萄糖含量、且最合适至少98重量%的葡萄糖含量的微纤维素。
[0026] 根据本发明的另一实施方案，该微纤维素为“中等纯度”微纤维素形式，优选是具有至少70重量%、优选至少80重量%、且最合适至少90重量%的葡萄糖含量的含木质素的微纤维素。
[0027] 但是，该微纤维素可以根据要饲喂的动物在其发育和生长的当前阶段的能量需求以不同的含量用在饲料添加剂中。
[0028] 如本文中所用的术语“微纤维素”意在包括微晶纤维素(MCC)、粉末状微纤维素和水解纤维素。MCC通常定义为已经提纯并由α-纤维素部分解聚的微纤维素。聚合度通常小于400。类似地，粉末状纤维素通常已经提纯并由α-纤维素分解。此外，术语“微纤维素”意在包括含木质素的微纤维素，其(如上所述)可具有较低的葡萄糖含量，但却含有木质素。在这种情况下，使用含木质素的纤维素作为原材料来制造该微纤维素(根据本文中描述的程序)。
[0029] 根据本发明的一个实施方案，该微纤维素的平均粒度优选为8-100μm、更优选10-60μm、甚至更优选15-30μm、且最合适地小于20μm。
[0030] 根据本发明的一个实施方案，纤维素原材料中的木质素含量优选为该原材料的至多15重量%、更优选至多10重量%、且最合适地至多5重量%，而半纤维素含量优选小于15重量%、更优选小于10重量%。
[0031] 根据本发明的一个实施方案，用于动物饲料添加剂的微晶纤维素的木质素含量为该微晶纤维素的至多20重量%、优选至多15重量%、且最合适地至多10重量%。
[0032] 木质素含量可以通过卡伯值来量度，其是通过ISO标准化分析方法的对木浆的残留木质素含量或可漂性的指示。卡伯值评估在木浆漂白以获得具有给定白度的浆料的过程中所需化学品的量。由于所需漂白剂的量与浆料的木质素含量相关，卡伯值可用于监控制浆过程中木质素提取阶段的有效性。其大致与浆料的残余木质素含量成正比。
[0033] 在本发明的一个实施方案中，用于制造MCC的原材料的卡伯值为至多约80，由此制得的含木质素的MCC的卡伯值为至多约100。
[0034] 通常，从木质纤维素原材料中除去木质素，因为其在微纤维素生产中引起问题。但是，在本发明中，由于获得的优点(例如饲料添加剂的能量增加、木质素的抗微生物性质和节约了不然会由被去除的步骤导致的成本)，不必除去木质素。在微纤维素的生产后添加木质素不会产生类似的有利效果。在优选的实施方案中，本发明使得能够实现无抗菌剂饲喂，或者至少实质上减少了动物饲料中的抗菌剂的量。
[0035] 如前所述，该动物饲料添加剂设计为部分替代基础动物饮食。根据本发明的一个实施方案，优选的是，基于干物质计，按(per)基础动物饮食计的动物饲料添加剂的包含率介于1千克/吨和15千克/吨之间、优选介于1千克/吨和5千克/吨之间、且最合适地为约5千克/吨。
[0036] 本发明的发明人已经发现，当与不含该动物饲料添加剂的对照饮食相比时，根据本发明的动物饲料添加剂在25天饲喂试验期间使动物的体增重提高至少2%、优选至少7%。该特定饲喂试验中的试验动物是鸡，但如本文中提供的动物饲料添加剂也可以应用于任何其它生产性动物。
[0037] 基于关注动物饲料转化率和体增重的实验，可以得出结论：用根据本发明的动物饲料添加剂部分替代基础动物饮食是有利的。如前所述，基于干物质计，按基础动物饮食计的动物添加剂的包含率优选介于1吨/千克和15吨/千克之间。显然，更高的添加剂量被视为饲料的过度浪费，最可能是归因于饮食适口性降低。一种类型的合适的基础动物饮食基于大豆-小麦。但是，也可以使用其它常用动物饮食。
[0038] 在本说明书通篇中提到一个实施方案或实施方案表示结合该实施方案描述的特定特征、结构或特性包含在本发明的至少一个实施方案中。因此，在本说明书通篇中各处出现短语“在一个实施方案中”或“在实施方案中”不一定都是指同一实施方案。在使用如，例如约或基本上的术语来指代数值的情况下，也公开了该确切数值。
[0039] 如本文中所用，为方便起见，可能在通用清单中陈述多个项目、结构要素、组成要素和/或材料。但是，这些清单应当像该清单的各成员作为单独且独特的成员逐一确定的那样进行解释。虽然上述实例在一种或更多种特定应用中例示了本发明的原理，但对本领域普通技术人员而言将显而易见的是，在不发挥创造力的情况下，并且在不脱离本发明的原理和概念的情况下，可以对形式、用法和实施细节进行多种修改。因此，除通过下述权利要求书外，无意限制本发明。
[0040] 动词“包含”和“包括”在本文件中作为开放式限制使用，其既不排除也不要求存在还有未叙述的特征。除非另行明确说明，否则从属权利要求中所述的特征可相互自由组合。此外，要理解的是，在该文件通篇中“一(a或an)”(即单数形式)的使用并不排除复数。
[0041] 工业实用性本发明可用于动物饲料工业中，通过使用含有含木质素的微纤维素和/或含木质素的微晶纤维素的动物饲料添加剂来提高例如动物饲料转化率和体增重，以及动物生产性能。
根据本发明的动物饲料添加剂的生产廉价，并提供改善的饲料效率。
实施例
根据本发明的动物饲料添加剂的生产廉价，并提供改善的饲料效率。
实施例
[0042] 材料和方法将新孵化的鸡分为15只每组，参见表1。除未修改的对照外，还测试了三种MCC剂量。每种饮食饲喂至8个围栏。采用这种设置，禽类总数达480。
[0043] 使用的饮食由MTT Agrifood Research Finland配制和制造。基础饮食配方(开食料，第1-15天，和肥育料，第16-25天)基于小麦-大豆。
[0044] 处理组如下：1．无修改的对照饮食(基础饮食)
2．MCC，1千克/吨(基于干物质计替代基础饮食)
3．MCC，5千克/吨(基于干物质计替代基础饮食)
4．MCC，15千克/吨(基于干物质计替代基础饮食)
该MCC配合料(batch)的干物质含量在饲料制造时为 40%。
~
2．MCC，1千克/吨(基于干物质计替代基础饮食)
3．MCC，5千克/吨(基于干物质计替代基础饮食)
4．MCC，15千克/吨(基于干物质计替代基础饮食)
该MCC配合料(batch)的干物质含量在饲料制造时为 40%。
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[0045] 表1. 饲喂试验设置处理 围栏数 禽类/围栏 禽类/处理
对照饮食，无MCC 8 15 120
对照饮食 + MCC；剂量1 8 15 120
对照饮食 + MCC；剂量2 8 15 120
对照饮食 + MCC；剂量3 8 15 120
饲喂试验和样品处理
动物和圈舍．在芬兰南部索梅罗的Alimetrics的肉鸡场中进行25天实验。在第1天，将
480只新孵化的Ross 508肉用仔鸡分配到具有刨花垫褥的32个0.75米×1.5米的开放式围栏中，每个围栏15只禽类，每种饲喂处理重复8个围栏。每种处理有120只禽类。
对照饮食，无MCC 8 15 120
对照饮食 + MCC；剂量1 8 15 120
对照饮食 + MCC；剂量2 8 15 120
对照饮食 + MCC；剂量3 8 15 120
饲喂试验和样品处理
动物和圈舍．在芬兰南部索梅罗的Alimetrics的肉鸡场中进行25天实验。在第1天，将
480只新孵化的Ross 508肉用仔鸡分配到具有刨花垫褥的32个0.75米×1.5米的开放式围栏中，每个围栏15只禽类，每种饲喂处理重复8个围栏。每种处理有120只禽类。
[0046] 初始将饲养室(hall)的温度提高至30℃并调节育雏灯，以便在头两周内为小鸡提供额外的加热。在饲养期间温度逐渐降低。在整个实验过程中用自动记录系统监控围栏中的温度。光-暗周期为每天18小时光照和6小时黑暗，并在生长期过程中逐渐降低光照强度。用加湿器提高空气湿度，并还每天监控和记录湿度。在整个试验过程中，小鸡可以自由获取饲料和水。每个围栏有两个喂食器，并且水通过乳头状给水管线流入。
[0047] 生产性能分析．在第1天，在将其送入围栏进行喂食和饮水前，将480只雏鸡分别称重。在第15天和第25天(屠宰)再次将所有小鸡分别称重。称量给予围栏的饲料，并在第15天(开食料饮食)和第25天(肥育料饮食)称量剩余饲料。由此，对1-15天和15-25天测量了饲料消耗、饲料转化率(FCR，在每个围栏中提供的饲料除以围栏中禽类的总体重)和禽类的体增重(BWG)。称量并记录被发现死在围栏中的禽类，以及因腿部问题、受伤或其它健康问题而通过颈脱位安乐死的禽类，并将其储存在冰箱中以便进行可能的尸检。
[0048] 取样．在第15天和第25天每个围栏处死两只小鸡，并对其回肠和盲肠进行取样。将所有128个回肠和128个盲肠的消化物样品储存在冰箱中，以便随后进行可能的微生物参数分析。
[0049] 统计分析统计分析由对所有测量参数的双尾t-检验组成。该检验是相对于没有修改的处理进行的，如同会使用的Dunnett事后检验那样，但选择t-检验以使单个处理与同时受试的其它处理无关。
[0050] 根据学生t-检验的显著性：p-值 < 0.01
~
p-值 < 0.05 *
p-值 < 0.01 **
p-值 < 0.001 ***
p-值 < 0.0001 ****
饲料消耗
图1显示了在25天饲喂期结束时每个围栏的肉用仔鸡的平均饲料消耗。与未修改的对照相比，最高(15千克/吨)剂量的MCC在统计学上显著提高了饲料消耗(p < 0.05)。但是，值得注意的是，提高的饲料消耗是由于禽类分散并浪费围栏周围的饲料这一事实。这表明由于高MCC浓度，该饲料并不适口。由于过度浪费饲料，试验持续时间从28天缩短至25天。采用低(1千克/吨)剂量和中等(5千克/吨)剂量的MCC未观察到类似的饲料消耗的增加或浪费。
实际上，与对照相比，尤其是在包含5千克/吨MCC的情况下，采食量趋于降低。
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p-值 < 0.05 *
p-值 < 0.01 **
p-值 < 0.001 ***
p-值 < 0.0001 ****
饲料消耗
图1显示了在25天饲喂期结束时每个围栏的肉用仔鸡的平均饲料消耗。与未修改的对照相比，最高(15千克/吨)剂量的MCC在统计学上显著提高了饲料消耗(p < 0.05)。但是，值得注意的是，提高的饲料消耗是由于禽类分散并浪费围栏周围的饲料这一事实。这表明由于高MCC浓度，该饲料并不适口。由于过度浪费饲料，试验持续时间从28天缩短至25天。采用低(1千克/吨)剂量和中等(5千克/吨)剂量的MCC未观察到类似的饲料消耗的增加或浪费。
实际上，与对照相比，尤其是在包含5千克/吨MCC的情况下，采食量趋于降低。
[0051] 体增重(BWG)在一个中间时间点(第15天)以及25天饲喂期结束时监控单个动物的BWG。在试验结束时，对照组中鸡的平均BWG为1364克。如图2所例示，包含5克/吨的MCC显著提高了BWG(与对照相比，每只禽类约多96克)。该结果是令人惊讶的，因为在包含5千克/吨MCC的情况下，饲料消耗趋于降低。此外，最高(15千克/吨)MCC剂量提高了BWG。但是，如上所讨论的，饲料消耗也增加了。
[0052] 第15天的BWG模式与第25天的模式相似。
[0053] 饲料转化率(FCR)FCR是动物将饲料质量转化为体重的效率(即增加1千克重量的采食量)的量度。因此，具有低FCR的动物被认为是饲料的有效利用者。
[0054] 在25天饲喂期后不同处理组中禽类的平均FCR值显示在图3中。如根据饲料消耗和BWG结果所预期的，饮食中包含MCC(1或5千克/吨)显著改善了肉用仔鸡的FCR。在包含5千克/吨的水平下观察到最明显的改善(p < 0.01)。这一结果确实是有前景的，并表明MCC有潜力用作增强生产性能的饲料添加剂。最高MCC包含水平相较于对照未显示出统计学上的显著差异，这是由于该处理组中显著提高的饲料消耗和浪费。
[0055] 值得注意的是，在从第1天到第15天的开食料饮食期间，5千克/吨的MCC包含剂量显示甚至更显著的(p < 0.001)FCR改善。
[0056] 死亡率本试验中的肉用仔鸡没有显示腹泻或其它疾病或消化问题的迹象，因此，没有死亡或被宰杀的小鸡被送去接受兽医检查是否有传染病。在25天的饲喂期间，共有18只禽类死亡或被宰杀(死亡率为3.75%)。在该试验中，没有MCC处理影响小鸡的死亡率。
[0057] 结论本工作的目的是发现在实验性饲喂试验中MCC是否对肉用仔鸡生长性能有影响。在我们先前的瘤胃模拟研究中，MCC组分对瘤胃乳酸形成具有显著的剂量依赖性抑制作用，而不会损害VFA产生。该结果表明包含MCC特别抑制产乳酸的瘤胃细菌的生长和发酵活性。
[0058] 已知乳酸菌是肉用仔鸡小肠中主要的微生物群，在小肠中大部分饲料来源的能量被吸收。还已知小肠细菌与宿主直接竞争特殊营养素。因此，该饲喂试验旨在评估在肉用仔鸡中是否也将会发生类似于瘤胃模拟中的因在饮食中包含MCC而对乳酸菌产生特异性抑制作用，且更重要的是此类抑制作用是否将会因降低的饲料来源营养素竞争而改善动物生产性能参数。
[0059] 本试验表明，在整个25天试验期内，尤其是5千克/吨的MCC显著改善了Ross 508肉用仔鸡的BWG和FCR。与对照处理相比，改善的饲料效率是由于降低的采食量和改善的增重。该研究的结果还表明，最高(15千克/吨)MCC包含率太高以至于无法应用于肉用仔鸡饲料。
这显然被视为饲料的过度浪费，最可能是归因于饲料适口性降低。
这显然被视为饲料的过度浪费，最可能是归因于饲料适口性降低。
[0060] 获得的结果确实是有前景的，并且支持了上述关于饲料来源营养素在上消化道中竞争减少的假设。改善的生产性能的另一种可能性可能是MCC可以充当有益的盲肠细菌的潜在纤维来源。因此，可能刺激下肠道细菌发酵也可对动物生产性能具有深远的影响。
[0061] 引文列表EP 2 822 397
FI 126842 B
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