粒状饲料添加物

技术领域

本发明涉及一种粒状饲料添加物，所述粒状饲料添加物包含碱性氨基酸(basicamino acid)及由式1表示的阴离子，并且能够减少吸湿性(hygroscopicity)、结块(lumping)及结团(caking)现象，其中阴离子对碱性氨基酸的摩尔比大于0.1并且等于或小于0.52。

背景技术

饲料添加物为旨在作为常规饮食的补充物而被消费以克服某些化合物每日摄入量不足的问题的产品。为了提高家畜的畜牧效能，常用氨基酸来强化家畜的饲料添加物。

由于通过微生物发酵生产的用于饲料添加物的氨基酸与其他副产物一起存在于发酵液(broth)中，因此使用了各种增加氨基酸含量的方法。举例而言，为了增加氨基酸含量，可通过将纯化的高含量氨基酸水溶液与发酵液混合来制备颗粒。然而，在高含量碱性氨基酸水溶液的情形中，其亲水性及极性导致最终粒状产品出现高吸湿性、结块及结团现象。此种结块及结团现象不适合混合饲料厂在技术上所要求的加工制程。此外，为了增加碱性氨基酸含量，可使用各种用于移除发酵液中杂质的纯化制程及添加盐酸的结晶制程。尽管可以此种方式制备高含量饲料添加物，但需要诸多纯化制程，并且必需的试剂需要在使用后排放到废物中，从而导致经济及环境问题。

因此，需要一种研发包含高含量碱性氨基酸且具有低吸湿性的粒状饲料添加物的经济方法。

发明内容

发明的技术目标

本公开提供一种粒状饲料添加物，所述粒状饲料添加物包含碱性氨基酸及由下式1表示的阴离子，并且具有防止吸湿性、结块及结团现象的效果，其中阴离子对碱性氨基酸的摩尔比大于0.1并且等于或小于0.52。

[式1]

H

(其中，在式1中n为0或1)。

达成技术目标的手段

本公开的实施例可提供一种粒状饲料添加物，所述粒状饲料添加物包含碱性氨基酸及由下式1表示的阴离子，其中所述阴离子对所述碱性氨基酸的摩尔比大于0.1且等于或小于0.52。

[式1]

H

(其中，在式1中n为0或1)。

根据实施例的粒状饲料添加物可包含高含量碱性氨基酸，并且亦可通过注入二氧化碳而包含由式1表示的阴离子，以降低碱性氨基酸的极性。因此，可有效地减少由碱性氨基酸的极性导致的吸湿性、结块及结团(lumping and caking)现象等问题。

在本文中所使用的术语“饲料添加物(feed additives)”是指为提高生产率或促进目标生物体健康而添加到饲料中的物质。饲料添加物可以现有技术中已知的各种形式制备，并且可单独使用或与常规已知的饲料添加物结合使用。饲料添加物可以恰当的组成比(composition ratio)添加到饲料中，其中此种组成比可鉴于现有技术中的常识及经验而轻易确定。可将所述饲料添加物添加至例如鸡、猪、猴、狗、猫、兔、牛、绵羊、山羊等动物的饲料中，但本公开的实施例并非仅限于此。

在一个实施例中，饲料添加物可为粒型。

在一个实施例中，此种粒状饲料添加物可包含碱性氨基酸。在本文中所使用的术语“碱性氨基酸(basic amino acids)”可包括选自离胺酸(lysine)、精氨酸(arginine)及组氨酸(histidine)中的至少一者。碱性氨基酸可包括选自L-离胺酸、L-精氨酸及L-组氨酸中的至少一者。碱性氨基酸可为离胺酸、精氨酸及组氨酸各自的盐或游离氨基酸(freeamino acids)的形式。盐可为硫酸盐、盐酸盐或碳酸盐，但本公开的实施例并非仅限于此。

碱性氨基酸可容易地与水结合，并且可为极性的。因此，一般而言，当碱性氨基酸以高含量包含在粒状饲料添加物中时，颗粒的极性可增加，从而导致吸湿性、结块及结团现象此类问题的发生增多。以粒状饲料添加物的总重量计，粒状饲料添加物可包含约50重量％至约90重量％、例如约55重量％至约89.5重量％、约60重量％至约89重量％、约65重量％至约88.5重量％、约70重量％至约88重量％、约75重量％至约87重量％、约76重量％至约86重量％、约77重量％至约85重量％、约78重量％至约84重量％、或约79重量％至约80重量％范围内的碱性氨基酸。亦即，粒状饲料添加物可包含高含量的碱性氨基酸，并且通过包含上述范围内的碱性氨基酸，可产生在运输及储存方面的优势。粒状饲料添加物可使用通过纯化及浓缩发酵液而制备的氨基酸水溶液来达成此种高含量性质。此外，通过将氨基酸水溶液与浓缩的发酵液混合，可调节所得溶液中氨基酸的含量，且因此，亦可将饲料添加物中包含的氨基酸的含量调节至恰当范围内。

在一个实施例中，粒状饲料添加物可包含由下式1表示的阴离子：

[式1]

H

(其中，在式1中n为0或1)。

由式1表示的阴离子可具体而言包括碳酸氢根离子(HCO

阴离子可通过向含有碱性氨基酸的水溶液中加入二氧化碳来产生。二氧化碳可与水溶液中的氢离子反应以产生碳酸根离子，然后碳酸根离子可转化为碳酸氢根离子。在此制程中，粒状饲料添加物的pH(酸碱度)可被降低或中和。因此，在一个实施例中，粒状饲料添加物可包含碳酸根离子、碳酸氢根离子或其混合物。

在一个实施例中，阴离子对碱性氨基酸的摩尔比可大于0.1且等于或小于0.52。在本文中所使用的术语“阴离子对碱性氨基酸的摩尔比”可指碳酸氢根离子或碳酸根离子对碱性氨基酸的摩尔比，并且可由HCO

在饲料添加物中，碳酸氢根离子或碳酸根离子对碱性氨基酸的摩尔比可大于0.1并且等于或小于0.52。

当摩尔比约为0.1或小于0.1时，颗粒中碳酸氢根离子或碳酸根离子的含量为低使得中和碱性氨基酸的效果可被减弱，从而导致颗粒的吸湿性或固化性问题。当摩尔比大于约0.52时，颗粒的氨基酸含量可被降低，从而导致产品价值降低。亦即，相较于不含碳酸氢根离子或碳酸根离子的粒状饲料添加物，粒状饲料添加物可具有改善的吸湿性(hygroscopicity)。在本文中所使用的术语“吸湿性”是指吸收水分或保湿的趋势。典型的粒状饲料添加物(具体而言，包含碱性氨基酸的粒状饲料添加物)可表现出高吸湿性，此导致结块及结团现象增加，从而导致产品价值低。然而，根据本公开，可提高饲料添加物的产品价值。

摩尔比可具体而言在约0.15至约0.5、或约0.2至约0.45的范围内。

摩尔比可根据在将颗粒溶解在水中后通过HPLC(高效液相层析术(highperformance liquid chromatography))获得的结果来计算。然而，本公开的实施例并非仅限于此。

粒状饲料添加物中包含的颗粒的大小可根据畜牧业用途来确定。

在一个实施例中，粒状饲料添加物的平均颗粒直径可在约0.1毫米(mm)至约3.0毫米的范围内。在一或多个实施例中，平均颗粒直径可在约0.5毫米至约3.0毫米的范围内。然而，在不超出本公开的目的的范围内，可作出各种修改。当粒状饲料添加物的平均颗粒直径小于约0.1毫米时，固化程度可增加，或者可能产生灰尘。当粒状饲料添加物的平均颗粒直径大于约3.0毫米时，在饲料制备期间颗粒可能混合不均匀。

粒状饲料添加物的颗粒可具有不规则的形状，且举例而言可具有球形。

在一个实施例中，当碳酸氢根离子或碳酸根离子对碱性氨基酸的摩尔比大于0.1且等于或小于0.52时，吸湿性可得到改善，同时结块及结团现象可减少。因此，通过将摩尔比调节为大于0.1且等于或小于0.52，可提供吸湿性改善的粒状饲料添加物。

在一个实施例中，粒状饲料添加物的酸碱度可在约8.5至约9.5的范围内。在一或多个实施例中，粒状饲料添加物的酸碱度可在约8.5至约9.2的范围内。可通过在发酵制程期间注入二氧化碳来降低酸碱度。

在一个实施例中，以粒状饲料添加物的总重量计，粒状饲料添加物的水分含量(moisture content)可小于约7重量％。举例而言，粒状饲料添加物的水分含量可为约0.1重量％至约7重量％。本公开提供了包含碱性氨基酸及由式1表示的阴离子的粒状饲料添加物，其中阴离子对碱性氨基酸的摩尔比被设定为大于约0.1且等于或小于0.52，藉此改善吸湿性，并且因此仅包含在上述水分含量范围内的少量水分。

本公开的粒状饲料添加物可根据以下方法进行制备。在一个实施例中，粒状饲料添加物可通过以下步骤进行制备：制备碱性氨基酸水溶液；制备中和的氨基酸水溶液；浓缩发酵液(broth)；制备含有中和的氨基酸水溶液及浓缩的发酵液的混合氨基酸溶液；以及使混合氨基酸溶液粒化。

在一或多个实施例中，粒状饲料添加物可通过以下步骤进行制备：制备碱性氨基酸水溶液；浓缩发酵液(broth)；制备中和的氨基酸水溶液；制备含有中和的氨基酸水溶液及浓缩的发酵液的混合氨基酸溶液；以及使混合氨基酸溶液粒化。

在一个实施例中，在本文中所使用的术语“氨基酸水溶液”可指含有碱性氨基酸的纯化发酵液(broth)。详言之，可通过过滤、纯化及浓缩发酵产物的制程获得氨基酸水溶液，其中所述发酵产物是通过培养碱性氨基酸生产菌株(basic amino acid-producingstrain)而获得的。

发酵产物可通过在菌株发酵时进行培养而达成，并且可通过分批补料制程(fed-batch process)、进料制程(feed process)、分批制程(亦被称为分批培养)或重复分批补料制程(亦被称为重复进料制程)来进行。在本文中所使用的发酵培养基可根据生产菌株的要求进行最佳化。氨基酸水溶液可具有以下特性：浓度为约560克/升(g/L)至640克/升，pH为约10.2至约10.7，重量为约1.13至约1.14，纯度为约95重量％至约99重量％。

在此制备方法中，对碱性氨基酸生产菌株无特别限制，只要其为在不超出本公开的目的的范围内生产碱性氨基酸的菌株即可。举例而言，碱性氨基酸生产菌株可包括棒状杆菌属(genus Corynebacterium)菌株。

此外，菌株生产碱性氨基酸的条件可包括其中碱性氨基酸的产量高但菌株的积累量小此类条件。

可对发酵产物进行过滤，或者具体而言，可使用膜来分离其中的微生物。然后，移除微生物的发酵液(broth)可穿过具体而言例如离子交换树脂塔(ion exchange resintower)，以便移除杂质并纯化碱性氨基酸。经纯化的氨基酸的浓缩制程可通过例如真空和/或干燥制程在含有碱性氨基酸的发酵液上进行。

在本文中所使用的术语“中和的氨基酸水溶液”可指其中氨基酸水溶液被中和的形式。详言之，中和的氨基酸水溶液可更在氨基酸水溶液中含有HCO

在中和氨基酸水溶液的步骤中，可通过向氨基酸水溶液中加入二氧化碳来进行中和。可在微生物的发酵制程中产生二氧化碳。当二氧化碳被注入氨基酸水溶液中时，可在水溶液中产生HCO

此外，由于可省略使用盐酸中和氨基酸水溶液的传统制程，因此可简化纯化制程。

中和的氨基酸水溶液可具有以下特性：pH为约8.9至约9.5，重量为约1.18至约1.20，且纯度为约82重量％至约89重量％。

“浓缩发酵液(broth)的步骤”可指在自发酵培养基分离碱性氨基酸之后浓缩发酵培养基的发酵液。在一个实施例中，“浓缩的发酵液”可指含有碱性氨基酸并通过真空和/或干燥制程而浓缩的发酵液(broth)。浓缩的发酵液可通过在真空及加热状态下对发酵产物(所述发酵产物是通过培养碱性氨基酸生产菌株而获得的)进行浓缩的制程而获得而无需纯化制程，使得发酵产物中的总固体含量设定在约50重量％至约60重量％的范围内，即固体含量设定在约50重量％至约60重量％的范围内。“固体含量”可指在完全移除液体后剩余的固体的质量。

在一个实施例中，可通过在室温下将氨基酸水溶液与浓缩的发酵液混合来进行制备含有氨基酸水溶液及浓缩的发酵液的混合氨基酸溶液的步骤。在混合时，阴离子对混合溶液的摩尔比可为约0.15或大于0.15及约0.65或小于0.65。在一个实施例中，使混合氨基酸溶液粒化的步骤可例如通过以下来进行：将氨基酸水溶液或浓缩的发酵液连续喷洒到造粒机中，并向造粒机连续供应热空气以形成通过在恒定大小范围内喷洒而形成的粒子的流化床(fluidized bed)。对于此制程而言，可使用传统的流化床循环造粒机(circulationgranulator)等。粒化的条件可包括例如：注入速度为约5毫升(mL)/分钟至约10毫升/分钟，喷嘴压力为约1.2千克/平方厘米(kg/cm

粒状饲料添加物可适用于制备动物饲料。举例而言，饲料添加物可为动物饲料预混物(premix)的一部分或动物饲料的前驱物，并且饲料添加物自身可与饲料材料混合。

粒状饲料添加物可单独施用予动物，或者在可食用载体中与其他饲料添加物组合施用。此外，饲料添加物可作为追肥材料施用予动物，可直接与动物饲料混合，或者可以与饲料分开的口服制剂施用予动物。

发明的效果

根据实施例的粒状饲料添加物包含高含量碱性氨基酸，并且亦能够防止由碱性氨基酸导致的吸湿性、结块及结团现象。

此外，关于根据实施例的粒状饲料添加物，可省略使用通常用于中和碱性氨基酸的盐酸的制程。因此，可简化制程，并且可解决由使用盐酸引起的制程问题。

附图说明

图1为示出根据实施例制备粒状饲料添加物的步骤的附图。

具体实施方式

在下文中，将参照实例更详细地阐述本公开。然而，该些实例仅用于说明目的，并且本公开的范围并非仅限于该些实例。

实例1至实例6及比较例1至比较例6

图1为示出根据实施例制备包含高含量碱性氨基酸的粒状饲料添加物的步骤的附图。在下文中，将参照图1详细阐述每个步骤。

根据表1及表2所示的组成制备了氨基酸水溶液及浓缩的发酵液，且然后混合所述氨基酸水溶液及浓缩的发酵液以制备混合溶液。在此实例中，使用L-离胺酸作为碱性氨基酸的实例。除了使用L-离胺酸水溶液代替中和的L-离胺酸水溶液之外，以与实例1相同的方式执行了比较例1至比较例6。首先，通过纯化含有L-离胺酸的发酵液制备了氨基酸水溶液。为了制备发酵液，在30℃的温度下以200转/分(rpm)的速度将棒状杆菌(Corynebacterium)属的L-离胺酸生产菌株的发酵剂(starter culture)在25毫升(mL)的种子培养基中在pH7.0下进行了20小时。此处，以1升(L)的蒸馏水计，向种子培养基中补充20克(g)葡萄糖、10克蛋白胨、5克酵母提取物、1.5克尿素、4克KH

在不执行纯化制程的情况下通过在真空中加热及浓缩如上所述制备的发酵液而制备了浓缩的发酵液。然后，将浓缩后发酵液中总固体的含量设定为56重量％。

根据表1及表2中详细说明的比率将L-离胺酸水溶液或中和的L-离胺酸水溶液与浓缩的发酵液混合，藉此制备混合溶液。利用HPLC(沃特世(Waters)公司(社)，2478)分析了混合溶液中L-离胺酸及HCO

[表1]

[表2]

如表1所示，随着L-离胺酸水溶液的比率增加，混合溶液中HCO

然后将表1及表2中详细说明的混合溶液粒化。详言之，在80℃的温度下以5毫升/分钟(mL/min)的速率及1.2千克/平方厘米(kg/cm

2.1.分析颗粒中HCO

为了分析在实例1至实例6及比较例1至比较例6中每一者的颗粒中HCO

[表3]

[表4]

如在表3及表4中所示，确认了在颗粒中HCO

2.2评估吸湿性及固化性

为了评估实例1至实例6及比较例1至比较例6的颗粒的吸湿性及固化性，将3克每种颗粒置于抛弃式质量盘(mass plate)中，并在40℃的温度及60％的相对湿度下储存了一周。然后，通过质量变化测量了颗粒中水分的变化。

此外，为了定量评估吸水颗粒的结块及结团现象(即，固化)，将颗粒置于筛孔大小为1.7毫米的筛上，且然后使用振动器从而在振动(50赫兹(Hz)，5分钟(min))后测量自筛中过滤出的颗粒的质量，以确定结块及结团的程度。通过以下方程式计算出了结块及结团的程度。

结果示出于表5及表6中。

[表5]

[表6]

如在表5及表6中所示，相较于比较例1至比较例6的颗粒，实例1至实例6的颗粒的水分含量以及结块及结团的程度显着为低。具体而言，在仅利用L-离胺酸水溶液的情形(比较例1)中，确认获得了最高的吸湿性。此外，基于颗粒的吸湿性随着比较例1至比较例6的组成中L-离胺酸水溶液的比例增加而增加的事实，发现纯化的L-离胺酸的极性增加了颗粒的吸湿性。同时，还确认了在实例1至实例6的颗粒中，水分含量以及结块及结团的程度随着中和的L-离胺酸水溶液的比例降低而增加。亦即，随着颗粒中HCO

因此，确认了当颗粒中HCO