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专利名称:用于活化发酵过程的组合物和加速天然产品发酵降解的方法
发酵过程是由酶类控制的,而酶本身是通过生物过程产生的。例如可分别将低聚糖和多糖中的配糖键裂解开的糖苷酶是通过动物体的消化系统和由微生物两者产生。
早已知悉,在难于消化的动物饲料中添加由生物途径,即用微生物方法获得的糖苷酶,特别是纤维素酶,改进了所述动物饲料的利用性。另外,亦已知悉,在喂料前用纤维素酶处理具有高纤维素含量的饲料基质,即麦秆,向日葵子榨油并或诸如此类,一方面可达到消化动物胃中难以消化或不能消化的纤维素,而另一方面亦通过上述消化作用释放出营养物质,如各种蛋白质,否则由于纤维素化学和机械的掺入,这些营养物质在动物的消化过程中不能被吸收。
本发明的目的是要加速这种已知的自身过程,并改进其活性;本发明进一步的目的是提供一种一般能够活化发酵过程的组合物,该组合物不仅仅能消化用于制备动物饲料的纤维素,而且亦能解决其他不同的问题。
具有高皂草苷含量的天然产品被用作为动物饲料已有相当长一段时间。这方面特别是粟类和苜蓿饲料,这两种植物和植物产品分别具有高皂草苷含量。皂草苷类本身是一组具有所有一系列共同性质的化合物。根据皂草苷类的化学结构,它们是苷类,其糖苷配基即皂草配基具有不同的基本结构,根据皂草苷的结构分为三类,三萜皂草苷类,中性甾族皂草苷类和碱性甾族皂草苷类。而后两类的经济价值较少,若全用其的话,主要是用作为制备一些其他物质如药物组合物的原料,由于三萜皂
草苷类的表面活性,它可在技术上被应用。从皂树皮提取的皂树皮提取物含有三萜皂草苷,被美国食物及药品管理局批准可用于食品和饮料中,在东方这种提取物用于制备糖果。
另外,皂草甘类已用于农田中,如作为废产物处理剂(欧洲专利EP-A10063621),和作为农业土壤和林业土壤的处理剂(EP-A10063622)。在这两个专利中,加进或应用含有皂草苷的水溶使得需氧菌的生长优于厌氧菌的生长,因此一方而可加速废产物细菌降解,而另一方面亦可加速土地的细菌降解。此外,在所描述的方法中还提出厌氧细菌的生长将会受到抑制。在头一个提到的欧洲专利EP-A1中亦提到皂草苷类可用于处理具有高营养含量的农业副产品。所提到的这类副产品有麦秆,特别是玉米秆或稻壳或诸如此类,这类农业副产品可作堆肥或加进皂草苷类被分解。通过这种分解可获得部份有价值的动物饲料。在此情况下由于细菌的生长而发生分解并且大大加速分解的过程。由于制备动物饲料的特别分解,表明出有作为需氧细菌营养介质的糖密的存在,因为糖密的其粘合性使得皂草苷能够保持粘附在固体上面不易移去。
虽然所提出的方法无疑地会发生一个通过细菌来加速自然***的作用,但通过细菌引发的方法进行得比较慢,因此如上面已提到的,为了加速这些自然过程,首先将由比较慢的细菌生长所产生的活性酶分离,然后将其用于实际的降解过程,特别用于由农业废产物生产的动物饲料的过程。由于在这些过程中可事前直接使用所需量的酶,因而不需要等到由于细菌偶然的生长而形成需要量的所需酶(假如上述生长能有所加速的话),其中使用了所需的酶类的这些过程,可直接地,更有选择地并亦基本上更快地进行。因此,一般来说,特别是从经济观点来看,废料生产动物饲料需要选择一种使废产物如麦秆,向日葵壳(sunflowershot),糠之类能被降解的方法,以便使动物胃能更好地吸收。
曾意外地发现皂草苷类,特别是三萜皂草苷类,尤其是皂树皮皂草苷具有能大大加速被酶降解的高分子产物的降解率。因此可以观察到在用纤维素酶类降解纤维素的已知方法中,在降解过程中加入皂草苷,纤维素的降解水平有很大的改进。其他酶类,如蛋白酶类,酯酶类的降解率亦得到类似的结果。
因此本发明涉及一种用于活化发酵过程的组合物,该组合物除了包括防腐剂和稳定剂及任意的稀释剂,色料,香味调节剂,增稠剂等以外,还含有一种或多种酶和皂草苷。如上所提,皂草苷类一般可用于所要求的目的,然而采用三萜皂草苷,最好采用皂树皮皂草苷将会得到
最佳的结果。
本发明所用的酶类特别指糖苷酶类,最好是纤维素酶。然而,用其他糖苷酶类,例如用淀粉酶亦可能起到加速降解过程的意想不到的作用。其他酶类,如蛋白酶类或酯酶类亦可应用。这点特别有利,由于在大多数情况下农业的废产物并非只限于某一特定物质,如纤维素,而且在这基本组分中含有能用作为饲料的其他物质如蛋白质或脂肪。这些其他可作为饲料的物质由于它们掺进了纤维素物质的架构中,起初不受酶的影响;只有在纤维素被纤维素酶降解以后,这些其他营养活性物质本身才有可能由于酶的作用被分解或降解。
本发明一个典型的组合物包括例如每升2克皂树皮皂草苷,500克酶,5克防腐剂和300克粘合剂,糖蜜是较好的粘合剂。
假如本发明的组合物需要贮藏一段较长的时间,最好将酶和其他成份分开来存放,以避免在混合物中不需要的反应,而这些反应会削弱了预期的效果。
另外本发明涉及一个加速天然产品发酵降解的方法,其中将酶类加进天然产品中,特别是具有高木质素含量的多糖类中,该方法包括分别添加皂草苷或皂草苷配基或分别添加含有皂草苷或皂草苷配基的提取物或制剂,。
在此方法中亦使用三萜皂草苷类,特别是皂树皮皂草苷,但最好以皂树皮提取物的形式来使用。
如上所述,在本发明的方法中纤维素酶,淀粉酶,蛋白酶和酯酶亦可单独或混合使用。
由于酶类价钱昂贵,并且开始所用一定量的酶不能显着地起加速作用,所以加酶的上限主要根据经济上的考虑来决定。
本发明的方法可在发酵过程进行的每个温度下实际实施,由于发酵过程在温度升到一特定温度时能更迅速地进行,因此存在着一个优选温度。
因此最好首先通过暂短的初步试验来确定皂草苷的量,酶量,和过程的温度等最优条件,然后才用大量基质进行本发明的方法。
根据本发明的方法有可能首次将废产物转变成具有高价值的动物饲料而不需要用复杂的方法。因为根据本发明的方法,不必要培养细菌,只需在喂料前一段时间或在即喂料前向基质加进酶和皂草苷的混合物便可。前一种情况取决于加进组合物至喂料前的时间长短,基质可以部份分解或全部分解,后一种情况,即在即要喂料之前将皂草苷和酶的混合物加进饲料中,混合物将起消化助剂的作用并分别使在动物消化系统中发生的基质分解得到改进。很明显,特别是后一种情况可以节省时间和贮存青饲料的地方。因为到目前为止-特别是对用细菌培养基来分解废产品的情况-这些产品必须在一个特别的罐内贮存一段长时间直至所加的细菌产生
足够的酶来分别降解和分解废产品。
另外,本发明的组合物和方法亦可用于除分解天然产品作动物饲料以外的其他方面。总的来说本发明的组合物和方法可用于所有要将高度缩合的自然产品分裂为较少化学单位的情况,如经证明,若在播种前将种子经本发明的组合物处理是有利的,因为高分子的种子壳会至少部份地降解,这样就大大促进了发芽能力。
本发明可以通过下面的例子来说明,但并不限于此。
实例用含有纤维素酶的本发明组合物来处理向日葵提取壳(sunflowerextractionshot)。
在实验室进行试验,其中用本发明的组合物来处理向日葵提取壳,并分别单独用纤维素酶和单独用皂草苷来处理向日葵提取壳以作对照。
从所有样品中制备其水溶液,并测定从木质素纤维素所生成的葡萄糖的增量,在处理渣料48小时后将各种样品进行第一次分析,然后隔1个月,最后隔两个月进行分析。经此期间后,将处理过的渣加进几种动物饲料中(普通标准饲料)并将所处理过的饲料喂养体重为30至60公斤的小猪和肥猪。
通过此喂养试验,将用实验室获得的分析结果附之于实践,一方面加进饲料中的渣料量可以增加(由于差的消化性和育肥特性,目前加进未经处理的渣料量最多为3%),另一方面,尽管由于大大增加了经处理过渍料的百份数仍然增加了猪的体重。
1)对照未经处理渣料葡萄糖%(重量))单独用纤维素酶300国际单位/%%%3)单独用500ml2%的皂树皮皂草苷溶液/%2个月后仍无变化
4)皂树皮皂草苷溶液+%%%饲养试验1)小猪a)用不含向日葵渣料的对照饲料b)用含有根据上述第4)处理过的渣料的试验饲料每日体重的增加以克算a)390克b)410克消耗饲料公斤数/增加每公斤体重a)))小猪(体重在30和60公斤之间)a)用含3%(重量)未经处理的渣的对照饲料b)用含10%(重量)根据上述第4)处理过渣料的试验饲料每日体重的增加以克算a)696克b)804克消耗饲料公斤数/生产每公斤肉a)))肥猪的最后育肥a)用含3%(重量)未经处理渣料的对照饲料b)用含12%(重量)根据上述第4)处理过渣料的试验饲料每日体重增加以克算a)593克b)638克消耗饲料公斤数/生产每公斤肉a)),作为蛋白质载体的向日葵提取壳的用量将可大大地增加,而昂贵的大豆进口量则可减少。
虽然本发明经详细并用具体例子作了描述,但很明显,可以在不脱离本发明的精神和范围内作出改变和改进。
权利要求
,其中包括除防腐剂和稳定剂及任意的稀释剂,色料,香味调节剂,增稠剂和诸如此类以外还含有一种或多种酶和皂草苷。
1的组合物,其中皂草苷是一种三萜皂草苷。
2的组合物,其中皂草苷是皂树皮皂草苷。
1至3中之一的组合物,可单独包括糖苷酶,纤维素酶,蛋白酶,酯酶或淀粉酶或和其他酶在一起。
1至4之一的组合物,其每升包括2克皂树皮皂草苷,500克酶,5克防腐剂和300克粘合剂。
,其中将酶类加进天然产品特别是含有多糖类的木质素中,。
6的方法,其中使用三萜皂草苷。
7的方法,其中使用皂树皮皂草苷。
6至8之一的方法,其中纤维素酶可作为酶使用。
6至8之一的方法其中淀粉酶可作为酶使用。
6至8之一的方法其中淀粉酶,蛋白酶和酯酶的混合物可作为酶使用。
,色料,香味调节剂,增稠剂和诸如此类外还含有一种或多种酶类的组合物来活化发酵过程。
专利摘要
本发明涉及含有酶类,特别是糖苷酶,纤维素酶,蛋白酶,酯酶或淀粉酶和皂草苷如三萜皂草苷,特别是皂树皮皂草苷的组合物类,活化发酵方法和加速天然产品特别是含有木质素的多糖类的发酵降解。