СОРБЕНТ БИОТОКСИНА И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК A23K1/16 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к сорбенту биотоксина и способу его получения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Каждый год большое количество пищевых продуктов, используемых для кормов для животных, загрязняется токсинами, произведенными милдью (микотоксины). Милдью (ложная мучнистая роса), такие как Aspergillus niger, Aspergillus flavus и голубая плесень, возникающие во время хранения пищевых продуктов или другого сырья, часто приводят к пониженной питательной ценности кормов и пищевому токсикозу животных. Микотоксин может, следовательно, воздействовать неблагоприятно на продуктивную способность и здоровье животных.

Микотоксин имеет много неблагоприятных эффектов, таких как снижение потребления корма, снижение скорости (преобразования) корма и замедление скорости роста животных. Микотоксин также причиняет вред человеческому здоровью, потому что микотоксин попадает в мясо и молоко из-за употребления животной пищи.

Острые симптомы, вызванные микотоксином, относительно легко определить. Несмотря на то, что, хронические симптомы, такие как небольшое сокращение продуктивности и (или) иммуносупрессии, являются обычно незаметными, они могут вызвать большие экономические потери. Следовательно, люди, особенно в промышленном животноводстве, должны по экономической причине найти подходящие методы обработки, чтобы использовать корма, которые были загрязнены милдью.

Есть много способов для того, чтобы удалить микотоксин из корма, включая смесь загрязненных и незагрязненных кормов; физическое разделение для того, чтобы удалить сильно загрязненный корм, аммонизацию или нагревание для детоксикации. Однако эти традиционные способы имеют недостатки: высокая трудоемкость, низкая экономическая эффективность и несостоятельность к определенным видам милдью.

Более подходящим способом является добавление в корм материала, способного к поглощению токсина, с тем, чтобы предотвратить попадание токсинов в кровеносные сосуды животных. Много химикатов, как оказалось, полезны в коммерческих применениях, в которых минералогическая глина хорошо известна как сорбент.

Патент США № 5149549 раскрывает использование каолинита, определенного типа бентонита, который смешивают с кормом в качестве сорбента токсина.

Китайский патент CN02111097.2 раскрыл способ получения нанокормовой добавки, которая может поглощать микотоксин корма. Этот способ включает следующие стадии: добавление воды к смеси наномонтмориллонита и хлорида натрия в определенном отношении и перемешивание, чтобы образовать суспензию; затем добавление глюкоманнана в суспензию, чтобы получить сорбент токсина.

Однако есть определенные ограничения для использования глины в качестве сорбента токсина. Во-первых, такой сорбент токсина должен использоваться в высокой концентрации для того, чтобы получить очевидный эффект поглощения. Во-вторых, сорбент имеет ограниченный круг использования, потому что большинство видов сорбентов имеет существенный поглотительный эффект только на токсине флавацин.

Недавно, глюкоманнан был предложен в качестве сорбента токсина. Хотя глюкоманнан имеет некоторый эффект биологического поглощения, большую часть глюкоманнана извлекают из растений, таких как Amorphophallus konjac, что приводит к плохой растворимости. Ограниченная растворимость (в воде) приводит к недостаточному контакту с микотоксином, а плохой эффект поглощения приводит к широкому спектру плесеней (милдью).

Соответственно, необходим новый сорбент токсина с хорошей смешиваемостью с кормами и высокой эффективностью поглощения различных токсинов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение, в общем, обеспечивает способ объединения и дезактивации микотоксина в кормах для животных.

Дальнейшая цель изобретения состоит в том, чтобы обеспечить способ объединения экстракта оболочек дрожжевых клеток с минералогической глиной (например, порошком цеолита, бентонитом, алюмосиликатом), чтобы поглощать и дезактивировать микотоксин в кормах для животных.

Другая цель изобретения состоит в том, чтобы обеспечить сорбент токсина, который может смешиваться с кормами для животных и хорошо функционировать при более низкой концентрации, чем концентрации предшествующих продуктов.

Чтобы достигнуть вышеуказанных целей, это изобретение представляет сорбент биотоксина, включающий 1-10%, предпочтительно 4-8%, более предпочтительно 5-7 вес.% глины и 90-99%, предпочтительно 92-96%, более предпочтительно 93-95 вес.% манноолигосахарида дрожжей, в котором манноолигосахарид дрожжей получают из штамма Saccharomyces cerevisiae.

Настоящее изобретение далее представляет способ получения вышеуказанного сорбента биотоксина, включающий:

- обеспечение оболочек дрожжевых клеток;

- получение манноолигосахарида из оболочек дрожжевых клеток путем:

i) кипячения оболочек дрожжевых клеток в варочном котле в течение 1-2 часов при 80-98°C;

ii) энзимолиза оболочек дрожжевых клеток биологическим ферментом, выбранным из щелочной протеиназы, маннозидазы и амилазы;

iii) центрифугирования для получения ферментативного гидролизата;

iv) концентрирования образующейся прозрачной жидкости для получения концентрата и

v) сушки концентрата для получения высушенного порошка манноолигосахарида и

- однородного смешивания высушенного порошка манноолигосахарида с глиной.

В этом способе оболочки дрожжевых клеток могут быть получены из коммерчески доступного Saccharomyces cerevisiae, или штамма Z2.2 Saccharomyces cerevisiae путем культивирования в увеличенном масштабе штамма Saccharomyces cerevisiae, используя способную к ферментации патоку сахарозы и растворяя полученные дрожжевые клетки, в котором штамм Z2.2 (номер депозита Энгла), принадлежащий Saccharomyces cerevisiae Hanse, сохранен заявителем под номером M205128 в качестве номера депозита китайского центра коллекции типовых культур.

Сорбент биотоксина согласно изобретению может использоваться, чтобы кормить любых животных, включая домашний скот, домашних птиц, морских животных, жвачных животных и так далее. При смешивании с кормом сорбент, благодаря сильной адсорбционной способности в отношении токсина, может снизить количество токсинов, поступающих в тело животных, таким образом, улучшая продуктивность и здоровье животных и снижая болезни, вызванные токсинами. Сорбент биотоксина, полученный в настоящем изобретении, может также использоваться для сохранения ежедневной пищи.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Определение

«Комбинация» означает здесь продукт, который получают объединением экстракта оболочек дрожжевых клеток, то есть манноолигосахарида, с глиной, эта комбинация является сорбентом токсина, который получают согласно целям изобретения, поэтому иногда комбинацию называют сорбентом токсина.

Изобретатель неожиданно обнаружил, что экстракт оболочек дрожжевых клеток имеет превосходную функцию по поглощению токсинов в корме после объединения с металлогенической глиной. Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает комбинацию манноолигосахарида дрожжей и металлогенической глины и способ получения такой комбинации.

Глина, используемая в изобретении, может быть любым типом материала, который является коммерчески доступным и может быть добавлен в корм. Глины включают, но не ограничиваются ими, цеолит, бентонит и алюмосиликат. Типичным видом глины является алюмосиликат с размером диаметра частиц в интервале 10-100 микрометров.

Экстракт оболочек дрожжевых клеток, используемых в изобретении, может быть получен из любых дрожжевых клеток, включая пивные дрожжи, Saccharomyces cerivisiae и хлебопекарные дрожжи.

В типичном варианте осуществления изобретения манноолигосахариды дрожжей получают из Saccharomyces cerevisiae, штамм Z2.2 (номер депозита Энгла), который специально культивирован заявителем, и с его видовым латинским названием Saccharomyces cerevisiae Hanse. Штамм был депонирован в китайском центре коллекции типовых культур (CCTCC) (университет Ухани) с 25 октября 2005 г. с номером депозита M205128. Манноолигосахариды дрожжей имеют форму серого безвкусного порошка и растворимы в воде. Их получение будет описано подробно ниже.

Комбинация по изобретению предпочтительно включает 1-10 вес.% глины и 90-99 вес.% манноолигосахарида дрожжей, более предпочтительно 4-8 вес.% глины и 92-96 вес.% манноолигосахарида дрожжей, наиболее предпочтительно 5-7 вес.% глины и 93-95 вес.% манноолигосахарида дрожжей.

Чтобы получить комбинацию по изобретению, манноолигосахарид дрожжей может быть сначала смешан с глиной обычными средствами, чтобы поддержать однородность компонентов в комбинации.

Комбинация, полученная вышеупомянутым способом, находится предпочтительно в форме сухого сыпучего порошка так, чтобы комбинацию можно было легко добавить прямо в корм или смешать с пищей в качестве добавки.

Получение экстракта оболочек дрожжевых клеток, манноолигосахарида дрожжей будет описано подробно в дальнейшем.

Получение оболочек дрожжевых клеток

Экстракт оболочек дрожжевых клеток, используемый в изобретении, может быть получен из продаваемых дрожжевых клеток. Экстракт может также быть получен из штамма Z2.2, культивированного заявителем. В процессе получения проводят несколько культивирований в увеличенном масштабе, чтобы обогатить активные дрожжи, во время которых способную к ферментации патоку сахарозы используют в качестве жидкой среды. Затем полученную смесь центрифугируют и промывают с получением пасты дрожжей. Штамм Z2.2, культивированный заявителем, был депонирован в китайском центре коллекции типовых культур (CCTCC) (университет Ухани) с 25 октября 2005 г., под номером депозита M205128. Культивирование в увеличенном масштабе выполняют в культуральном растворе 12 Брикс (12 Brix) при 30°C и рН 4,2-5,4 без вентиляции на начальной стадии и затем при слабой или непрямой вентиляции, когда температура в ферментаторе повышается естественным образом. Время культивирования составляет 12-36 часов в зависимости от количества посевного материала. Количество межстадийного посевного материала: 1-5%, причем 2-4% используются наиболее часто. То есть многократное межстадийное кратное составляет, главным образом, 25-50%. Центрифугирование и промывание после культивирования осуществляются обычными способами.

Получение экстракта оболочек дрожжевых клеток

Затем клетки дрожжей расщепляют автолизом или гидролизом, и любой способ расщепления, раскрытый в литературе, может использоваться. В некоторых вариантах изобретения автолиз дрожжей проводят при приблизительно 50°C. После расщепления полученные оболочки клеток центрифугируют и промывают несколько раз, чтобы удалить внутриклеточное вещество и сконцентрировать клеточные оболочки.

Полученные оболочки дрожжевых клеток переносят в варочный котел, кипятят при 80-98°C в течение 1-2 часов, затем охлаждают до 40-60°C и устанавливают рН 7-8. Затем добавляют подходящее количество биологического фермента, причем фермент, используемый во время этого процесса, может быть выбран из щелочной протеиназы, маннозидазы, диастазы и их смеси, предпочтительно щелочная протеиназа. В одном варианте изобретения используют 1-4 вес.% щелочной протеиназы и 1-4 вес.% маннозидазы, и энзимолиз проводят при 40-60°C в течение 15-16 часов. Тогда, гидроскопический и водорастворимый порошок манноолигосахарида может быть получен, используя последовательно разделение в центрифуге, концентрирование прозрачной жидкости и распылительную сушку образующейся прозрачной жидкости. Содержание манноолигосахарида в порошке может достигать 40-50% или выше путем регулирования этого процесса.

Получение комбинации

Вышеупомянутый полученный манноолигосахарид может быть смешан с глиной согласно вышеупомянутому соотношению традиционными способами, например, механическим перемешиванием.

Сорбент биотоксина, полученный в настоящем изобретении, может быть объединен с любым составным кормом или пищей для животных, чтобы образовать кормовой продукт. Также сорбент может использоваться как кормовая добавка с тем, чтобы быть добавленным в любой корм или ежедневную пищу. Как непосредственно смешивающийся с кормом, сорбент биотоксина может быть добавлен в количестве 0,25-4 кг, предпочтительно 0,5-3 кг, более предпочтительно 1-2 кг на тонну корма. Комбинация согласно изобретению может скармливаться любым домашним животным, водоплавающим и жвачным животным.

ПРИМЕРЫ

Пример 1. Получение

300 г Saccharomyces cerevisiae (Dalian XingHe yeast Inc.) подвергали автолизу при приблизительно 50°C, затем полученные клеточные оболочки центрифугировали со скоростью 6000 об/мин, чтобы удалить внутриклеточное вещество и сконцентрировать клеточные оболочки. Полученные клеточные оболочки затем переносили в варочный котел и кипятили при 80-98°C в течение 1,5 часов, охлаждали до 40-60°C и устанавливали рН 7-8. Затем к смеси добавляли 1-4 вес.% щелочной протеиназы и 1-4 вес.% маннозидазы (в расчете на вес Saccharomyces cerevisiae) и подвергали энзимолизу при 43°C в течение 15-16 часов. Гидроскопический и водорастворимый порошок манноолигосахарида может быть получен, используя последовательно разделение в центрифуге, концентрирование прозрачной жидкости и распылительную сушку образующейся прозрачной жидкости. Содержание манноолигосахарида в порошке после распылительной сушки может достигать 40-50%. Смешивание высушенного порошка с алюмосиликатом в весовом соотношении 98:2 давало сорбент биотоксина (Продукт 1).

Пример 2. Получение

300 г Saccharomyces cerevisiae (штамм M205128 Saccharomyces cerevisiae, культивированный компанией заявителя) подвергали автолизу при приблизительно 50°C, затем полученные клеточные оболочки центрифугировали со скоростью 6000 об/мин, чтобы удалить внутриклеточное вещество и сконцентрировать клеточные оболочки. Полученные клеточные оболочки затем переносили в варочный котел и кипятили при 80-98°C в течение 2 часов, охлаждали до 40-60°C и устанавливали рН 7-8. Затем к смеси добавляли 1-4 вес.% щелочной протеиназы и 1-4 вес.% маннозидазы (в расчете на вес Saccharomyces cerevisiae) и подвергали энзимолизу при 43°C в течение 15-16 часов. Гидроскопический и водорастворимый порошок манноолигосахарида может быть получен, используя последовательно разделение в центрифуге, концентрирование прозрачной жидкости и распылительную сушку образующейся прозрачной жидкости. Содержание манноолигосахарида в порошке после распылительной сушки может достигать 48%. Смешивание высушенного порошка с алюмосиликатом в весовом соотношении 98:2, 96:4, 92:8, 95:5 и 94:6 давало Продукты 2, 3, 4, 5 и 6.

Пример 3. Эксперименты in vitro по поглощению

1 мг вышеупомянутых продуктов, продукт 1-6, соответственно добавляли в 2 г корма цыплят, содержащего различные микотоксины, и перемешивали в течение 1 часа. Использовали жидкостную хроматографию, чтобы определить афлатоксин, зеараленон и воитоксин в кормах, соответственно, с эквивалентным количеством алюмосиликата кальция в качестве сравнения, результаты приведены в Таблице 1.

Таблица 1 Эффекты поглощения микотоксина корма сорбентом биотоксина сорбент Афлатоксин, коэффициент поглощения, % Охратоксин, коэффициент поглощения, % Penicillinum citrinum, коэффициент поглощения, % Зеараленон, коэффициент поглощения, % Продукт 1 79 17,6 21,2 19,2 Продукт 2 96,1 22,2 27,3 21,2 Продукт 3 91,5 18,1 20,1 21,4 Продукт 4 88 18,0 23,4 18,7 Продукт 5 94,3 20,2 26,3 19,7 Продукт 6 95,2 19,9 26,3 18,2 Алюмосиликат кальция 47 20,1 23,4 16,8

Эксперименты показывают, что комбинация по изобретению имеет поглотительную способность, превосходящую поглотительную способность контрольного образца, причем показатель поглощения положительно коррелирует с содержанием манноолигосахарида в продукте, особенно в случае афлатоксина. Особенно, продукт, полученный из штамма Z2.2, имеет более высокую поглотительную активность, чем продукт, использующий коммерчески продаваемый Saccharomyces cerevisiae.

Изобретение относится к способу получения сорбента микотоксина. Способ включает получение оболочек дрожжевых клеток штамма Z2.2 Saccharomyces cerevisiae и получение из них манноолигосахарида, который затем однородно смешивают с глиной в соотношении 1-10 вес.% глины и 90-99 вес.% манноолигосахарида. Получение манноолигосахарида включает кипячение оболочек дрожжевых клеток, их энзимолиз, центрифугирование для получения гидролизата, его концентрирование и сушку. Осуществление изобретения позволяет получить сорбент микотоксина, обладающий хорошей смешиваемостью с кормами и высокой эффективностью поглощения токсинов и позволяющий использовать сорбент в более низкой концентрации. Сорбент может использоваться для кормления любых животных, включая домашний скот, домашних птиц, морских животных и жвачных животных. При смешивании с кормом, благодаря сильной адсорбционной способности в отношении микотоксина, абсорбент уменьшает количество токсинов, поступающих в тело животных, тем самым, улучшая продуктивность и здоровье животных, снижая болезни, вызванные токсинами. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Сорбент микотоксина, включающий 1-10 вес.% глины и 90-99 вес.% манноолигосахарида дрожжей, где манноолигосахарид дрожжей получают из штамма Z2.2 Saccharomyces Cerevisiae.

2. Сорбент микотоксина по п.1, включающий 4-8 вес.% глины и 92-96 вес.% манноолигосахарида дрожжей.

3. Способ получения сорбента микотоксина по п.1, включающий стадии:
- получение оболочек дрожжевых клеток из штамма Z2.2 Saccharomyces Cerevisiae;
- получение манноолигосахарида из оболочек дрожжевых клеток, которое включает:
i) кипячение оболочек дрожжевых клеток в варочном котле в течение 1-2 ч при 80-98°С;
ii) энзимолиз оболочек дрожжевых клеток, используя биологический фермент, выбранный из группы, состоящей из щелочной протеиназы, маннозидазы и амилазы;
iii) центрифугирование для получения ферментативного гидролизата;
iv) концентрирование образующейся прозрачной жидкости для получения концентрата;
v) сушку концентрата для получения высушенного порошка манноолигосахарида; и
- однородное смешивание высушенного порошка манноолигосахарида с глиной.

4. Способ по п.3, где биологическим ферментом является щелочная протеиназа.

5. Способ по п.4, где энзимолиз выполняют при температуре 40-60°С в течение 15-16 ч.

6. Способ по п.3, где оболочки дрожжевых клеток производят культивированием в увеличенном масштабе штамма Saccharomyces cerevisiae, используя способную к ферментации патоку сахарозы и растворяя образующиеся дрожжевые клетки.

7. Корм для животных, включающий сорбент микотоксина, содержащий 1-10 вес.% глины и 90-99 вес.% манноолигосахарида дрожжей, где манноолигосахарид дрожжей получают из штамма Z2.2 Saccharomyces Cerevisiae.

8. Корм для животных по п.7, в котором сорбент микотоксина состоит из 4-8 вес.% глины и 92-96 вес.% манноолигосахарида дрожжей.