包括填充有壳聚糖的微孔的生皮动物咀嚼物

技术领域

本公开涉及一种包括填充有壳聚糖的微孔的生皮动物咀嚼物。

背景技术

动物咀嚼物通常提供给被驯养的宠物，尤其是狗，以满足其与生俱来的咀嚼需求。动物咀嚼物还提供娱乐来源，而且根据形成动物咀嚼物的材料，还能提供营养来源。此外，人们还认为，咀嚼物体，例如动物咀嚼物，可以提供足够的磨擦力，从而改善动物的牙齿健康和卫生状况。与热塑材料制成的宠物咀嚼物相比，生皮宠物咀嚼物有时被认为是一种更天然的产品。根据制备，生皮往往更耐用。由于生皮经久耐用，狗可能会更长时间咀嚼生皮，慢慢磨损生皮。而且，随着狗长时间地啃咬生皮，有时狗可能会扯下相对大块的生皮并将其吞下。因此，在不影响耐用性的前提下提供易于消化的生皮咀嚼物也是有益的。

本领域已经考虑了各种方法来解决如何在保持咀嚼性和耐久性的同时提高消化性的问题。例如，Mendal等人的第8,613,261号美国专利描述了用各种酶处理生皮以分解生皮，从而提高生皮的消化性。Axelrod等人的第7,691,426号美国专利描述了将生皮粉碎成小颗粒或粉末并将其加入到可食用树脂中。Marino的第7,678,402号美国专利描述了在咀嚼物中形成大的穿孔以提供在咀嚼时破裂的小部分。此外，Brown等人的第7,147,888号美国专利描述了用破坏生物膜的乳液浸渍生皮宠物咀嚼物。为了利于生皮的浸渍，在生皮上穿有缝隙和小孔。Brown等人描述了增加表面积与体积的比率，可以增加动物消化液接触的面积，从而达到促进消化的目的。然而，如何提供一种易消化、可咀嚼且耐用的动物咀嚼物仍然是个问题。

发明内容

本公开的一方面涉及了一种微孔动物咀嚼物。该咀嚼物包括厚度在0.1毫米至3.0毫米范围内的生皮片和延伸穿过生皮片的多个微孔。所述微孔的横截面的最长线性尺寸在1微米至2000微米的范围中，并且所述微孔的密度为每平方厘米1至100个孔。所述微孔至少部分地填充有壳聚糖。

本公开的另一方面涉及一种形成微孔动物咀嚼物的方法。该方法包括提供厚度在0.1毫米至4.0毫米范围内的湿生皮片，所述湿生皮片中的水分占所述生皮片的总重量的按重量计60％至80％或更多。然后用销钉刺穿所述生皮片，以及在所述生皮片上形成微孔。这些微孔的最大线性横截面长度在1微米到2000微米的范围内，这些微孔的密度在每平方厘米1到100个孔的范围内。按重量计算，所述生皮经干燥后，包括占所述生皮的总重量的按重量计1％至20％的水分。然后用壳聚糖至少部分地填充所述微孔。

附图说明

通过参考以下结合附图在本文中描述的实施例的描述，本公开的上述和其他特征以及实现这些特征的方式将更明白且更好地予以理解，其中：

图1示出了一种形成包括多个微孔的动物咀嚼物的方法；

图2A示出了形成微孔的销钉的横截面的一个实施例；

图2B示出了通过形成微孔的销钉形成的孔的一个实施例，该微孔具有最长的线性横截面长度CL；

图3A示出了用于在生皮片中形成微孔的压板装置的一个实施例；

图3B示出了用于在生皮片中形成微孔的压板装置的一个实施例；

图4示出了用于在生皮片中形成微孔的压延辊系统的一个实施例；以及

图5示出了在生皮片上形成的与生皮片表面成一定角度的孔。

具体实施方式

本公开旨在提供一种生皮动物咀嚼物，其包括至少部分填充有壳聚糖的微孔，以及旨在提供一种形成这种动物咀嚼物的方法。微孔增大了生皮的表面积与体积比，使其有更大的表面积与动物的消化液接触，从而提高了动物咀嚼物的酶促消化。微孔可以通过多种方法形成，包括在生皮潮湿时用销钉刺穿生皮片。

本文所指的生皮是水牛、鹿、麋鹿、驼鹿、牛、猪、绵羊、山羊或其它有蹄动物的未经鞣制的皮。一般来说，生皮最初含有60％至80％重量的水分(例如60％至70％重量的水分)和20％至40％重量的其他物质(例如纤维蛋白、胶原、角蛋白、弹性蛋白和网状蛋白)，以及0.01％至2％重量的灰(包括磷、钾、砷钠、镁和钙)。这种水分含量的生皮片的厚度在0.1毫米至4.0毫米的范围内。生皮可以通过本领域普通技术人员已知的任何方法制备。图1中示出了一种方法100，该方法包括从生皮102中去除大部分可见的脂肪、肉和毛发。脂肪和肉可以通过刮削去除，一旦脂肪和肉被去除，可将生皮放在碳酸钙、氢氧化钙、熟石灰和木灰的溶液中处理，该溶液可以使毛发松动并有助于去除毛发。此外，可以向该溶液中加入硫化钠、铵盐或酶。然而，在一些优选的实施例中，可以不包括酶和酶处理。从生皮去除毛发，并冲洗生皮。然后，可以将生皮浸泡在包括有机酸、无机酸和/或酸盐(如酒石酸氢钾和碳酸氢钠)的水溶液中。在实施例中，生皮被分开104，其中上层与下层分离，下层用于制作咀嚼物。此外，这些片材可以浸泡在含有过氧化氢和氯的溶液中。生皮可以被再次冲洗。生皮片可以进行干燥或在干燥前进一步加工。干燥后，生皮的水分含量按重量计优选地在1％至20％的范围中(包括该范围中的所有值和范围)，按重量计水分含量优选地在5％至18％的范围中。在这种较低的水分含量下，生皮片的厚度优选在0.1毫米至3.0毫米之间。

或者，生皮被提供在生皮树脂组合物中，其中生皮可以被切碎或研磨成小颗粒或粉末。颗粒尺寸可以小于约10mm，例如在0.001至10mm的范围内(包括该范围中的所有值和增量)。生皮的水分含量可以调整为按生皮重量计的约1％至20％(包括该范围中的所有增量和值)，如8％、10％等。然后，生皮可与高达20％重量的酪蛋白组合，例如酪蛋白在约0.1至20％的重量范围内(包括该范围中的所有值和增量)。酪蛋白可以被理解为牛奶中的磷蛋白，其中磷蛋白可以描述为与含有磷酸的物质化学结合的一组物质。生皮也可与明胶结合，明胶的重量不超过10％，例如在0.1％至10％的重量范围内(包括该范围中的所有值和增量)。明胶可以被理解为胶原蛋白部分水解产生的蛋白质产品。此外，生皮还可与引诱剂(如调味剂)或营养物质混合。

对生皮颗粒、酪蛋白、明胶和任何附加的引诱剂或营养物质进行熔融加工，其中这些颗粒在塑化装置中塑化。合适的塑化设备可包括注塑机、挤出机(双螺杆，单螺杆等)或任何其它可以提供足够的热-机械相互作用以引起塑化的装置，如搅拌机。塑化装置的温度可以足以熔化至少10％至100％的颗粒(包括该范围中的所有值和增量)，且可以在大约120℃至150℃的范围内(包括该范围中的所有值和增量)。此外，在塑化过程中可以对颗粒加压，其中施加的压力可以在约1至20兆帕的范围内(包括该范围中的所有值和增量)。

生皮(生皮片或生皮树脂组合物)优选以片状的形式提供。在烘干之前，生皮片在湿润状态下(例如水分含量大于或等于60％)的厚度优选地在0.5毫米至4毫米的范围中(包括该范围的所有值和范围)。因此，干燥的生皮片(例如水分含量按重量计为1％至20％)的厚度相对较低，在0.1毫米至3.0毫米的范围内(包括该范围中的所有值和范围)，并且最好在1.0毫米至2.0毫米的范围内，甚至更优选在0.1至0.5毫米的范围内。返回参照图1，孔优选地在生皮潮湿时形成。

然后对生皮穿孔以形成微孔108。可使用例如压力机或压光辊等设备将多个销钉穿过生皮而进行穿孔。一旦生皮在干燥过程中收缩，尺寸微小的销钉可提供的微孔的最大线性横截面长度CL(见图2B)在1微米至2000微米的范围内(包括该范围中的所有值和范围)，如1微米至300微米的范围、100微米至300微米的范围、300微米至1000微米的范围、优选地1000微米至2000微米的范围。因此，销钉的尺寸可以在比所需孔径大0.1％到50％的范围内(包括该范围中的所有值和范围)。销钉可以具有多种截面几何形状。

优选地，在实施例中，销钉和由销钉产生的孔具有多个臂状部，以形成类似星号或星形的几何形状，该几何形状包括三个或更多臂状部、优选地四至六个臂状部。在其他实施例中，销钉的横截面优选为圆形，但也可以是矩形、三角形、椭圆形、四边形或正方形，或者是上述任何形状中的一种或多种形状的组合。在上述任何一个实施例中，销钉都可以是空心的。图2a和图2b示出了具有六个臂状部的销钉200的示例的横截面以及由这种销钉产生的孔202。图2b示出的微孔具有最长的线性横截面长度CL，在圆形孔的情况下，CL即为孔径。

微孔可以在生皮表面上以每平方厘米(cm

一般来说，销钉是通过可以提供足够的压力使销钉刺穿生皮的设备强制穿过生皮的。如上所述，此类设备的示例包括压力机或压延辊，压力机或压延辊可以使用液压、机械连接或气动进行操作。图3示出了使用压力机300的实施例。压力机包括两个板306和308，生皮302放置在这两个板之间。将这两块板压在一起，以对生皮和销钉提供大于2千帕的高压，例如压力在2千帕到100千帕之间(包括该范围中的所有值和范围)。一块板，即承载板306，承载销钉304；另一块板，即接收板308，接收或承载销钉。如图3所示，接收板可包括多个孔310，该多个孔310用于接收销钉。除了施加压力以刺穿生皮之外，当销钉被接收板308接收时，这些板可以合拢在一起并挤压出生皮中多余的水分，从而减少生皮中的水分含量。孔310可提供排水通道，便于将水排出压力机。在其它实施例中，两块板都包括销钉和孔。此外，在上述任一实施例中，销钉可缩回到承载板中，以方便从销钉和承载板剥离生皮，或者如图3所示，可提供剥离板312，有利于在压力机打开后从销钉移除生皮。

图4展示了压延设备400的一个实施例，其中生皮402通过一系列轧辊。这些辊包括至少一个轴承辊404和至少一个销辊406，销辊上安装有多个销钉408。此外，可选地可以提供挤压辊410。销钉408由销辊406承载，当生皮在这些轧辊之间通过时，销钉408抵住轴承辊404并刺穿生皮402。然后，可使用挤压辊410去除生皮上多余的水分，挤压辊410预载于轴承辊404或另外的轴承辊(未图示)上。在实施例中，销钉可以缩回，以便于从销辊406上释放。

在实施例中，在生皮形成微孔时或形成微孔后，微孔至少部分或全部被壳聚糖填充。此外，孔之间的表面可以涂覆有壳聚糖。所谓完全填充微孔，是指微孔中填充了足量的壳聚糖使得填充物均匀或与生皮表面平齐这一特征。壳聚糖是一种多糖，由随机分布的β-(1→4)-连接的D-氨基葡萄糖(脱乙酰单位)组成。其优选地源自于甲壳素脱乙酰作用到约50％的游离胺形式。因此，它可具有由1→4连接的2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-吡喃葡萄糖和2-氨基-2-脱氧-β-D-吡喃葡萄糖组成的异质型化学结构。这种异质类型的化学结构如下图所示：

壳聚糖提供很多好处。首先，壳聚糖本身具有抗菌活性，因此可以更好地保护干燥后的生皮，使其免受微生物的侵害。此外，当动物咀嚼生皮时，生皮的更容易受到微生物侵害的被咀嚼部分可以更好地得到保护，且被咀嚼部分也不容易发霉和变色。其次，作为一种聚合材料，壳聚糖还能在生皮干燥过程中防止微孔闭合。也就是说，壳聚糖还能防止微孔在干燥过程中实现自我“愈合”，从而使微孔保持相对完整。因此，当动物摄入生皮时，微孔仍能提供增大的与消化酶接触的表面积。

优选地，壳聚糖可以通过多种方式被引入生皮的微孔内或表面中。壳聚糖作为固体可以优选地溶解在水溶液中，然后喷洒在生皮的微孔上。壳聚糖水溶液可以优选地含有0.1％至5.0％重量的壳聚糖。这种水溶液可以优选地通过将壳聚糖与相对少量的酸(如醋酸)混合在水中形成。因此，这种壳聚糖水溶液可通过例如喷洒而被输送到含有微孔的生皮表面，在蒸发后可在微孔内形成壳聚糖膜。此外，还可以沿着生皮的全部或部分表面形成壳聚糖膜层。壳聚糖膜的厚度，无论是在微孔内，还是在生皮表面上，预计厚度范围为1微米至2000微米，或1微米至1000微米，或1微米至500微米，或1微米至250微米，或1微米至100微米。

如上所述，优选地，微孔至少部分地被壳聚糖填充和/或完全被壳聚糖填充，这取决于想要在所处理的生皮片中实现的壳聚糖的特定的最终含量。

当宠物咀嚼生皮时，壳聚糖会在动物咀嚼的过程中脱落，很容易被动物吞下。壳聚糖还可以优选地通过空心的销钉载入到微孔中，并在孔形成时注入孔中，或通过进一步压延生皮片将壳聚糖压入孔中。

此外，在上述任一实施例中，如图5所示，销钉优选地相对于生皮500的表面502以角度α插入生皮中，从而形成长度l大于生皮平均厚度t的微孔。相对于生皮表面的角度α可以在10°至80°的范围内(包括该范围中的所有值和范围)，例如30°至60°。提供一定角度的孔可有助于增大表面积与体积比，以及可增大与消化液接触的表面积。角度α是恒定的，或者在生皮片表面上变化。如图所示，生皮的表面通常是平行的。然而，应该认识到，生皮片的厚度可能会有所不同。

再次参考图1，可以将生皮片形成所需的最终形状，并在形成气孔后进行干燥110。可以在35℃至80℃的范围(包括该范围中的所有值和范围)中的温度下对生皮片进行3天至6天的干燥。在实施例中，将生皮从压力线或压延线上取出后，可以使用张力架，在张力的作用下进行干燥。在其它实施例中，如图4所示，拉幅辊412、414、416、418放置在如图4所示的压延后的工艺线路中。为了保持所需的张力，拉幅辊可以比位于拉幅辊前面的轧辊更快的速度旋转。如果需要其他几何形状，可以将生皮片切割、轧制并形成卷状、环状、饼状、棒状、编织状、或片状。生皮也可以被打结，以呈现骨骼或多节骨骼的总体几何形状。在其它实施例中，生皮片可以被模切成所需的形状。

生皮成型后，可以在上面提到的干燥温度和干燥时间内，在有或没有热源(如烤箱)的帮助下进行干燥。图4示出了在工艺线中加入烤箱420，促进生皮干燥。水分含量可以减少到最终产品重量的1％至20％(包括该范围中的所有值和范围)。

因此，上述内容提供了一种生皮动物咀嚼物，其由厚度在0.1毫米至3.0毫米范围内的生皮片形成。该生皮片包括多个微孔，微孔的横截面长度的最长线性尺寸CL在1微米到2000微米之间，微孔的密度在每平方厘米1个到100个孔的范围中。微孔呈现一种或多种几何形状，这取决于形成微孔所采用的销钉。在实施例中，该生皮是生皮树脂组合物。在实施例中，微孔至少部分和/或完全由壳聚糖填充，生皮的表面部分地和/或者完全地涂覆有壳聚糖。壳聚糖优选在生皮的孔内和/或生皮片上以膜的形式存在，由于生皮变干燥时收缩，壳聚糖被机械地保留在微孔中。生皮片可以被控制呈现出卷状、环状、饼状或多节骨骼状的几何形状，或者可以被模切状以提供所需的几何形状。

生皮片中的微孔可以完全延伸穿过和/或仅部分延伸穿过生皮片。因此，微孔可以在生皮片的两侧开口，或者仅在一侧开口。如上所述，微孔横截面的最长线性尺寸可以在1微米至2000微米的范围中。在圆形微孔的情况下，微孔横截面的最长线性尺寸可以相当于孔的直径。微孔在生皮中的厚度或穿透深度也可以为0.1毫米至3.0毫米，或0.1毫米至2.0毫米，或0.1毫米至1.0毫米，或0.1毫米至0.5毫米。例如，对于厚度为0.1毫米至3.0毫米的生皮片，微孔的厚度或穿透深度可以等于这个值(0.1毫米至3.0毫米)，在这种情况下，微孔在生皮片的两侧都是开口的。或者，微孔的穿透深度可以小于生皮片的整个厚度，因此，仅在生皮片的一侧开口。

用模拟胃和小肠消化液的体外程序进行评估。参考Boisen和Eggum于1991年发表的Nutr.Res.Rev.4 141-162.中所报道的体外测试程序。将样本在含有盐酸和胃蛋白酶的模拟胃液中培养6小时，然后将该样本在含有胰蛋白酶的模拟小肠液中培养18小时。培养后，计算体外干物质消失的百分比。在培养前后测量每个样本的尺寸和重量。表1列出了所标识的样本中不同孔径和不同孔间距的生皮样本的检测结果：

表1小肠干物质消失

本文中的微孔动物咀嚼物能够表明，含有胰酶的小肠液中的肠期干物质消失率为84.3％以及高达92.1％，与对照值70.2％形成对比。这些被测样本的平均厚度为1.7mm。因此，在优选的实施例中，可以认为本文的微孔动物咀嚼物表明，在含有胰酶的模拟小肠液中的干物质消失率在大于70.2％至95.0％的范围中，更优选地在75.0％至95.0％的范围中，甚至更优选地在80.0％至95.0％的范围中，并且在最优选实施例中，在85.0％至95.0％的范围中或在90.0％至95.0％的范围中。

特别是，对于1.0毫米的孔，其中孔的尺寸可以在0.90毫米至1.1毫米的范围内且这些孔间隔3.0毫米(+/-0.5毫米)，则认为这样的微孔尺寸可实现显著的效果——在确定的测试环境中经过18小时后，在含有胰酶的小肠液中干物质的消失率大于90％，并且如前所述，消失率在90.0％至95.0％的范围内。此外，本文还认为到，当孔尺寸减小到低于1.0毫米且在0.001毫米至0.99毫米的范围内时，在确定的测试环境中经过18小时后，干物质消失率将落在大于70.2％至100％的范围内。此外，还类似地认为，将厚度减小到低于被测样本的平均厚度(1.7毫米)，且减小为0.1毫米至小于1.7毫米时，干物质的消失率同样会在大于70.2％至100％的范围内。

上述对几种方法和实施例的描述是出于说明的目的。以上描述并非详尽无遗，也不是将权利要求限制于所公开的确切步骤和/或形式，且显然许多修改和变化在以上教导下都是可行的。本发明的范围由所附权利要求书限定。