来源于大豆皮的富纤维生物质的饲料或食品成分的制作方法

1.本发明涉及来源于大豆皮的富纤维植物生物质的饲料或食品成分、用于生产该饲料/食品成分的方法、该饲料/食品成分的用途、以及包含该饲料/食品成分的饲料或食品产品。


背景技术：

2.纤维在生产性动物(production animals)的替代饲喂中越来越重要。以前，纤维被认为是降低饲料的能量浓度和消化性，导致较差的动物生产性能(performance)的抗营养因子。然而，在过去的二三十年期间，越来越多的证据表明，包含一定的纤维有利于动物的生产性能和健康肠道的发展；agyekum&nyachoti(2017)，molist等(2009)。可溶性和不溶性非淀粉多糖(nsp)的含量以及益生元低聚糖的含量均是可以对动物具有积极影响的膳食纤维的一部分。更通常地，现在对纤维进行深入研究，以成为对于动物领域中限制使用抗生素和锌的解决方案之一。随着抗生素和锌的更少使用，差的生产性能、疾病和腹泻将增加，这是严重的问题。
3.在单胃饲喂中越来越多地使用专用的纤维源。大豆皮是这样的专用的纤维源，总纤维和不溶性纤维量高。令人惊讶的是，本发明人现已发现，与许多其它纤维含量高的天然生物质相比，当用特定的碳水化合物靶向酶处理纤维生物质大豆皮时，纤维可以释放相当大量的低聚糖。根据所应用的靶向酶的类型，从大豆皮和其它生物质中释放的低聚糖的性质可以不同。
4.在一些动物饲喂中，现在通常向最终的饮食配方中添加“外源性”酶，但该酶在与饮食的其余部分一起被消耗之前不发挥作用，而在动物的肠道环境中起作用(kiarie等，2013年，scapini等，2018年)。仅在有限的程度上描述了糖酶作为生产助剂来增加饲料生物质的益生元低聚糖含量的用途。当将富低聚糖的来源饲喂给生产性动物(例如猪和家禽)时，一些低聚糖的潜在作用预期为益生元的，产生提高的动物生产性能和健康。对于人类食品产品或研究目的，用酶和/或物理/化学方式处理生物质，以生产、提取和纯化益生元低聚糖。或者，化学合成一些益生元产品(例如聚葡萄糖、糊精)并纯化用于同样的用途。这类产品昂贵，并因此在动物饲料中的使用程度不显著；babber等(2015年)；aachary&prapulla(2011年)；dotsenko等(2017年)；kurakake等(2006年)。
5.目前，市场上似乎没有来源于通过糖酶处理的大豆皮的与未经处理的大豆皮相比具有增加的特定低聚糖含量的饲料或食品产品。也没有任何现有技术描述用于消费的经糖酶处理的大豆皮；一些文献仅描述了在饲喂动物之前，可以将大豆皮与外部糖酶源一起添加到饮食中。
6.本发明人在仔猪饲喂试验和体外仔猪试验中测试了用碳水化合物靶向酶如甘露聚糖酶、木聚糖酶或果胶酶处理的不同大豆皮产品，并发现与对照组相比的改善的性能。
7.本发明的目的是提供来源于大豆皮的富纤维植物生物质的具有独特组成的新饲料或食品成分。
8.另一个目的是在所应用的碳水化合物靶向酶的有利成本基础上，提供来源于大豆皮的新的改进的饲料或食品成分，其来源包含一定量的膳食纤维形式的复合碳水化合物和增加量的通过碳水化合物靶向酶的作用衍生的益生元低聚糖二者，这在动物或人类饮食中使用时是有利的。
9.又一个目的是提供可通过用碳水化合物靶向酶处理大豆皮获得的新饲料或食品成分。
10.此外，一个目的是提供包含益生元低聚糖的与未经处理的(未加工的)大豆皮相比具有更高的消化性的改进的饲料或食品成分。
11.最后，一个目的是提供具有高的水结合能力和低粘度的新产品；这两种特性对该产品在动物饮食中的应用是重要的。
12.这些目的经本发明的产品实现。


技术实现要素：

13.因此，在第一方面，本发明涉及来源于大豆皮的饲料或食品成分，其中饲料或食品成分包含呈可溶性和不溶性多糖形式的来自大豆皮的膳食纤维，并且其中来自所述大豆皮的膳食纤维已被选自甘露聚糖酶、果胶酶、木聚糖酶、葡聚糖酶和纤维素酶的一种或更多种糖酶部分地降解成具有3至30个单体糖单元的低聚糖(低聚糖dp 3-30)，并且其中饲料或食品产品包含5重量％或更少的单糖。
14.在本发明的上下文中，来源于膳食纤维的低聚糖dp 3-30不包括棉子糖、水苏糖和毛蕊花糖。
15.令人惊讶的是，本发明人已发现，当用所选择的糖酶即作用于复合多糖的酶处理一系列不同的富纤维植物生物质时，大豆皮作为可以由其释放出相当大量的低聚糖的生物质脱颖而出。此外，与通常从其他生物质中所看到的相比，许多所选择的甘露聚糖酶、果胶酶、木聚糖酶、纤维素酶和β-葡聚糖酶由大豆皮生产出大量的低聚糖。根据低聚糖的化学特性，预计这些低聚糖中的一些可以充当动物饲料或人类食物中的益生元。
16.还令人惊讶的是，这样的产品当应用于动物饮食中时，可以提高动物生产性能，例如仔猪和家禽生产性能。发明人已经在仔猪饲喂试验中证实了这一点。当人们使用益生元低聚糖时，存在于提高的生产性能背后的已知的作用模式是：改善/稳定肠道中的健康微生物群落，降低肠道感染和炎症的风险、改善肠道功能(粪便胀大、规律性和稠度)、改善肠道屏障功能、调控/调节免疫功能、以及调节胃肠肽产生和能量代谢；roberfroid等(2010年)。最知名的、研究和记录最充分的低聚糖为低聚果糖(fos)；ghoddusi等(2007年)；probert等(2004年)，通常来源于菊粉；以及甘露低聚糖(mos)；corrigan等(2015年)；zivkovic等(2011年)；kim等(2010年)。在mos的情况下，来源于酵母细胞壁的mos类型对于其效果被充分记录。它们为α-1，3支化的甘露聚糖和α-1，6支化的甘露聚糖。新的即将来临的益生元低聚糖组的实例为：低聚木糖(xos)；liu等(2018年)；moura等(2008年)；aachary&prapulla(2011年)；dotsenko等(2017年)；nielsen等(2014年)；果胶衍生的低聚糖(pos)；babber等(2015年)；chung等(2017年)；strube等(2015年)；以及β-葡聚糖衍生的低聚糖；meyer等(2015年)；miguez等(2016年)。低聚半乳糖(gos)可以由乳糖合成，也是新的益生元低聚糖；torres等(2010年)。对于低聚糖是否具有益生元作用而言，重要的化学特征是糖部分之间
的化学键类型、糖分子的特性及其分支；markowiak&slizewska(2018年)；pourabeden&zhao(2015年)，kim等(2019年)。
17.mos在猪的动物饲料中的推荐量为最终饲料配方的约0.25％至0.5％，fos的推荐量为饲料配方的约0.03％至1.25％。maribo(2005年)：“tilsaetningsstoffer til svin.landsudvalget for svin”。这支持了这样的观点：即使向生产性动物饲料中添加少量的益生元低聚糖也产生影响。
18.在第二方面，本发明涉及用于生产根据本发明的饲料或食品成分的方法，包括以下步骤：
19.·
将大豆皮与选自甘露聚糖酶、果胶酶、木聚糖酶、葡聚糖酶和纤维素酶的一种或更多种糖酶混合；
20.·
在干物质(dm)含量为55重量％或更小，1小时至48小时的时间段内，20℃至60℃温度下的条件下使混合物水解；
21.·
任选地使一种或更多种糖酶的活性完全失活；以及
22.·
分离饲料或食品成分。
23.本发明还提供了包含0.5重量％至99重量％的本发明的饲料或食品成分的用于生产性动物的饲料或食品产品或营养补充物，例如用于在需要益生元低聚糖的生产性动物，优选新生动物和年幼动物，如仔猪、小牛和家禽的饮食中使用的饲料产品。
24.定义
25.在本发明的上下文中，除非在说明书的其他地方定义，否则以下术语意指包括以下内容。
26.术语“包含/包括”应解释为指明存在所述部分、步骤、特征、组合物、化学品或组分，但不排除存在一个或更多个另外的部分、步骤、特征、组合物、化学品或组分。例如，包含化合物的组合物可以因此包含另外的化合物等。
27.生物质：
28.包含由光合作用产生的生物材料，并且可以用于工业生产。在本文中，生物质是指大豆皮形式的富纤维的植物物质。大豆皮可以以未加工形式或粉碎和/或预处理的形式施用，这取决于其性质和技术人员对特定原料的处理方式。
29.大豆产品：
30.是指大豆产品形式的植物物质，在本文中特别是来自大豆皮的产品及其混合物。大豆可以来自任何大豆来源，例如来自南美洲或北美洲或亚洲或欧洲，并且它可以是经基因修饰来源(gene modified origin，gmo)或非经基因修饰来源(非gmo)。
31.大豆皮
32.大豆皮是专用的纤维来源，总纤维和不溶性纤维高，并且还包含一些蛋白质。大豆皮是大豆加工的副产品，并且由大豆外壳组成。大豆皮包含复合碳水化合物，例如果胶、半纤维素和纤维素，并且是膳食纤维的良好来源。
33.粉碎的：
34.意指例如根据本领域已知的方法通过化学或物理方式(例如研磨、混合、烧煮和/或酸或碱处理)粉碎。本领域技术人员将知道粉碎是否是必要的，如有需要，将知道哪种粉碎对于本发明中所应用的特定植物生物质可以是合适的。
35.低聚糖：
36.低聚糖通常被定义为包含小数目(3至10个)组分单体糖的糖低聚物。在本发明的上下文中，低聚糖定义得更广泛，其可以为包含3至30个单体糖单元的糖低聚物。
37.3至30个糖单元的低聚糖/低聚糖dp 3-30
38.在本发明的上下文中，这些术语指包含3至30个单体糖单元的糖低聚物，并且是应用于本发明新产品定义中的特征。在本发明的上下文中，未加工大豆皮中包含的大豆低聚糖，特别是棉子糖、水苏糖和毛蕊花糖，不包括在本文所定义的dp 3-30中。
39.益生元低聚糖
40.被认为是益生元的低聚糖必须不能在胃肠道上游被水解或吸收，且必须在结肠中被有益微生物选择性地吸收，促进有益的腔效应或全身效应；meyer等(2015年)；m
í
guez等(2016年)。它们可以通过后肠中的微生物发酵，但需要“存活”直到它们到达那里；smiricky-tjardes等(2003年)。
41.单糖(monosaccharides/mono sugars)
42.单糖(monosaccharides)或单糖(mono sugars)为简单的糖单体，包含五个和/或六个碳原子，并且为糖和碳水化合物的基本单元。在本发明的上下文中，单糖特别地为葡萄糖、果糖和半乳糖。
43.多糖
44.多糖为包含大量的组分单体糖的糖聚合物，也被称为复合碳水化合物。多糖可以为可溶性的和不溶性的。
45.膳食纤维
46.膳食纤维包括可溶性和不溶性的非淀粉多糖，并且可以包括低聚糖、木质素和抗性淀粉。在本发明的上下文中选择的未加工的生物质仅包含少量低聚糖和抗性淀粉，或者基本上不含抗性淀粉。
47.糖酶
48.在本文中的糖酶为能够水解任何碳水化合物结构的任何酶，例如甘露聚糖酶、果胶酶、木聚糖酶、葡聚糖酶和纤维素酶。
49.酵母
50.在本文中，酵母可以特别地选自酿酒酵母(saccharomyces cerevisiae)菌株，包括啤酒废酵母(spent brewer’s yeast)和酿酒废酵母(spent distiller’syeast)以及来自酒生产的废酵母；生物乙醇酵母或来自生物乙醇生产的废酵母；发面酵母和发酵c5糖的酵母菌株。
51.微生物
52.微生物为微观的，使得它们太小而无法由人肉眼观察到的生物体。微生物包括细菌、真菌、古细菌、原生生物和病毒。
53.乳酸菌
54.其通常在分解植物和乳制品中发现，并产生乳酸作为碳水化合物生物转化的主要代谢终产物。乳酸菌是产生有机酸(例如乳酸和一些乙酸)作为碳水化合物生物转化的代谢产物的微生物属。特别地，该属为但不限于：乳杆菌属、片球菌属、乳球菌属、肠球菌属、魏斯氏菌属、链球菌属和明串珠菌属。
55.其他属
56.在本发明的上下文中，其他属是指与本发明有关的最相关的其他细菌属。它们包括许多也产生有机酸(例如乳酸和乙酸)作为碳水化合物生物转化的代谢产物但是程度通常比乳酸菌低的属。在本发明的上下文中，除乳酸菌之外的属包括但不限于：芽孢杆菌属、双歧杆菌属、短芽孢杆菌属、丙酸杆菌属、梭菌属和地芽孢杆菌属。某些菌株被用作益生菌。
57.饲料产品
58.包括用于生产性动物例如仔猪、小牛、家禽、毛皮动物和绵羊的即用饲料或饲料成分。
59.食品产品
60.包含用于人类营养的即用食品或食品成分。
61.在附图中举例说明本发明，其中：
62.图1显示了在ph调节下，用不同碳水化合物靶向酶培养大豆皮生物质之后的第一次筛选结果。所测量的低聚糖dp 3-30不包括棉子糖、水苏糖和毛蕊花糖。
63.图2显示了在没有ph调节，但添加有发面酵母的情况下，在大豆皮生物质的类似培养之后的类似筛选。所测量的低聚糖dp 3-30不包括棉子糖、水苏糖和毛蕊花糖。
64.图3显示了用不同糖酶培养大豆皮的tlc结果。
65.图4显示了当vland果胶酶或甘露聚糖酶用于培养大豆皮生物质时水解时间的影响。所测量的低聚糖dp 3-30不包括棉子糖、水苏糖和毛蕊花糖。
66.图5显示了当用不同的糖酶培养大豆皮生物质时，水解时间和酶剂量的影响。所测量的低聚糖dp 3-30不包括棉子糖、水苏糖和毛蕊花糖。
67.图6显示了用糖酶培养之后，在不同生物质中(未加工的生物质、在没有酶情况下培养的生物质或经酶处理的生物质)低聚糖dp 3-30(不包括棉子糖、水苏糖和毛蕊花糖)的对比量化。
68.图7显示了分别用来自strowin的depol 793l(果胶酶)、木聚糖酶、甘露聚糖酶和纤维素酶培养之后大豆皮生物质的tlc。
69.图8显示了对大豆皮与不同生物质(未加工形式或根据本发明处理之后)进行保水性的比较。
70.图9显示了未加工形式的或根据本发明处理之后的不同生物质的粘度。
具体实施方式
71.本发明在其第一方面中的产品：
72.在其第一方面，本发明涉及来源于大豆皮的饲料或食品成分，其中饲料或食品成分包含呈可溶性和不溶性多糖形式的来自大豆皮的膳食纤维，并且其中所述来自大豆皮的膳食纤维已被选自甘露聚糖酶、果胶酶、木聚糖酶、葡聚糖酶和纤维素酶的一种或更多种糖酶部分地降解成具有3至30个单体糖单元的低聚糖(低聚糖dp 3-30)，并且其中饲料或食品产品包含5重量％或更少的单糖。
73.在本文中，来源于膳食纤维的低聚糖dp 3-30不包括棉子糖、水苏糖和毛蕊花糖。
74.在这方面的一个实施方案中，来自大豆皮的膳食纤维已被一种或更多种糖酶部分地降解为提供益生元作用的低聚糖。
75.在任一实施方案中，饲料或食品产品包含5重量％或更少的单糖；例如4重量％或更少；3重量％或更少；2重量％或更少；1重量％或更少；0.5重量％或更少的单糖；基本上不含单糖；或不含单糖。
76.在另一个实施方案中，饲料或食品成分可以包含4重量％或更多的具有3至30个单体糖单元的低聚糖(低聚糖dp 3-30)，例如5重量％或更多、6重量％或更多、7重量％或更多、8重量％或更多、9重量％或更多、10重量％或更多、12重量％或更多、15重量％或更多、或者20重量％或更多的具有3至30个单体糖单元的低聚糖(dp 3-30)。在本文中，来源于膳食纤维的低聚糖dp 3-30不包括棉子糖、水苏糖和毛蕊花糖。
77.本发明在其第一方面的任一实施方案中，饲料或食品成分有时还可以包含活酵母，例如选自以下中的活酵母：酿酒酵母菌株，包括啤酒废酵母；发面酵母；酿酒废酵母和来自酒生产的废酵母；生物乙醇酵母或来自生物乙醇生产的废酵母；和发酵c5糖的酵母菌株。活酵母可以例如以0.05％至10％，例如0.10％、0.15％、0.20％、0.25％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、6％、7％、8％或9％的量存在。
78.本发明在其第一方面的任一实施方案中，存在于未加工的大豆皮中的低聚糖棉子糖、水苏糖和/或毛蕊花糖有时可以被完全或部分地降解。
79.本发明在其第一方面的任一实施方案中，饲料或食品成分有时还可以包含一种或更多种微生物和/或通过一种或更多种微生物进行的大豆皮的碳水化合物降解的代谢产物。
80.本发明在其第一方面的任一实施方案中，饲料或食品成分有时还可以包含一种或更多种乳酸菌的微生物和/或通过乳酸菌(例如乳杆菌属、片球菌属、乳球菌属、肠球菌属、魏斯氏菌属、链球菌属和明串珠菌属)进行的大豆皮的碳水化合物降解的代谢产物。
81.本发明在其第一方面的任一实施方案中，饲料或食品成分有时还可以包含一种或更多种微生物和/或通过选自以下的一种或更多种微生物进行的大豆皮的碳水化合物降解的代谢产物：芽孢杆菌属、双歧杆菌属、短芽孢杆菌属、丙酸杆菌属、梭菌属和地芽孢杆菌属。
82.本发明在其第一方面的任一实施方案中，饲料或食品成分可以来源于大豆皮，其中大豆皮纤维已被一种或更多种β-甘露聚糖酶降解为低聚糖，包含4重量％或更多的具有3至30个单体糖单元的低聚糖，例如5重量％或更多、10重量％或更多、15重量％或更多、或者20重量％或更多的具有3至30个单体糖单元的低聚糖(dp3-30)。在本文中，来源于膳食纤维的低聚糖dp 3-30不包括棉子糖、水苏糖和毛蕊花糖。
83.本发明在其第一方面的任一实施方案中，饲料或食品成分可以来源于大豆皮，其中大豆皮纤维已被一种或更多种果胶酶降解为低聚糖，包含4重量％或更多的具有3至30个单体糖单元的低聚糖，例如5重量％或更多、10重量％或更多、15重量％或更多、或者20重量％或更多的具有3至30个单体糖单元的低聚糖(dp3-30)。在本文中，来源于膳食纤维的低聚糖dp 3-30不包括棉子糖、水苏糖和毛蕊花糖。
84.本发明在其第一方面的任一实施方案中，饲料或食品成分可以来源于大豆皮，其中大豆皮纤维已被一种或更多种木聚糖酶降解为低聚糖，包含4重量％或更多的具有3至30个单体糖单元的低聚糖，例如5重量％或更多、或者10重量％或更多的具有3至30个单体糖单元的低聚糖(dp3-30)。在本文中，来源于膳食纤维的低聚糖dp 3-30不包括棉子糖、水苏
糖和毛蕊花糖。
85.本发明在其第一方面的任一实施方案中，饲料或食品成分可以来源于大豆皮，其中大豆皮纤维已被一种或更多种葡聚糖酶降解为低聚糖，包含4重量％或更多的具有3至30个单体糖单元的低聚糖，例如5重量％或更多、或者10重量％或更多的具有3至30个单体糖单元的低聚糖(dp3-30)。在本文中，来源于膳食纤维的低聚糖dp 3-30不包括棉子糖、水苏糖和毛蕊花糖。
86.本发明在其第一方面的任一实施方案中，饲料或食品成分可以来源于大豆皮，其中大豆皮纤维已被数种糖酶降解成具有3至30个单体糖单元的低聚糖(dp3-30)。
87.本发明在其第二方面中的方法：
88.在本发明的第二方面，其涉及用于生产根据本发明的饲料或食品成分的方法，包括以下步骤：
89.·
将大豆皮与选自甘露聚糖酶、果胶酶、木聚糖酶、葡聚糖酶和纤维素酶的一种或更多种糖酶混合；
90.·
在干物质(dm)含量为55重量％或更小，1小时至48小时的时间段内，20℃至60℃温度下的条件下使混合物水解；
91.·
任选地使一种或更多种糖酶的活性完全失活；
92.·
分离饲料或食品成分。
93.技术人员将能够根据工艺条件、预期结果和最佳工艺经济性选择满足该方法要求的合适量的糖酶。
94.在该方面的一个实施方案中，富纤维植物生物质在与一种或更多种糖酶混合之前可以己被粉碎。用于粉碎的方式可以是物理的或化学的，并且技术人员知道粉碎是否足够或必要，以及哪种方式对于特定的生物质是适用的。
95.本发明在其第二方面的任一实施方案中，该方法包括在使混合物水解的步骤之后进行的使一种或更多种糖酶活性完全失活的步骤。失活步骤确保低聚糖dp 3-30不降解成单糖。
96.本发明在其第二方面的任一实施方案中，干物质含量为55重量％或更少，例如53重量％或更少、51重量％或更少、50重量％或更少、48重量％或更少、46重量％或更少、或者45重量％或更少。
97.本发明在其第二方面的任一实施方案中，反应时间为1小时至48小时，例如2小时、4小时、6小时、8小时、12小时、16小时、20小时、24小时、28小时、32小时、36小时、40小时或44小时。
98.本发明在其第二方面的任一实施方案中，反应温度为20℃至60℃，例如25℃、30℃、32℃、35℃、37℃、40℃、45℃、50℃、55℃或58℃。
99.本发明在其第二方面的任一实施方案中，技术人员将能够选择并调整与所选择的糖酶及其量相称的反应时间和反应温度。
100.本发明在其第二方面的任一实施方案中，可以在水解步骤之前，向大豆皮和糖酶的混合物中以例如0.05％至10％，如0.1％、0.15％、0.20％、0.25％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5、5％、6％、7％、8％或9％的量添加酵母，例如选自以下的活酵母：酿酒酵母菌株，包括啤酒废酵母；发面酵母；酿酒废酵母和来自酒生产的废酵母；生物
乙醇酵母或来自生物乙醇生产的废酵母；和发酵c5糖的酵母菌株。技术人员将能够根据工艺条件和预期结果选择合适的量。
101.本发明在其第二方面的任一实施方案中，在水解步骤之前可以向大豆皮和糖酶的混合物中添加一种或更多种微生物。微生物的添加适于将大豆皮中存在的碳水化合物转化成有用的代谢产物，特别是有机酸，例如乳酸和乙酸。技术人员将能够根据工艺条件和预期结果选择合适的量。
102.本发明在其第二方面的任一实施方案中，在水解步骤之前，可以向大豆皮和糖酶的混合物中添加乳酸菌，例如乳杆菌属、片球菌属、乳球菌属、肠球菌属、魏斯氏菌属、链球菌属和明串珠菌属。乳酸菌的添加适于将植物生物质中存在的碳水化合物转化成有用的代谢产物，特别是有机酸，例如乳酸和乙酸。技术人员将能够根据工艺条件和预期结果选择合适的量。
103.本发明在其第二方面的任一实施方案中，在水解步骤之前，可以向大豆皮和糖酶的混合物中添加选自以下的一种或更多种微生物：芽孢杆菌属、双歧杆菌属、短芽孢杆菌属、丙酸杆菌属、梭菌属和地芽孢杆菌属。技术人员将能够根据工艺条件和预期结果选择合适的量。
104.本发明在其第二方面的任一实施方案中，在水解步骤之前可以向大豆皮和糖酶的混合物中添加α-半乳糖苷酶。α-半乳糖苷酶的添加适于降解大豆皮中存在的棉子糖、水苏糖和毛蕊花糖。技术人员将能够根据工艺条件和预期结果选择合适的量。
105.本发明在其第三方面中的饲料或食品产品或营养补充物：
106.在本发明的第三方面，其涉及包含0.5重量％至99重量％的根据本发明的饲料或食品成分的饲料或食品产品或营养补充物。
107.本发明在其第三方面的任一实施方案中，饲料产品或营养补充物可以用于在生产性动物的饮食，例如用于改善生产性动物，特别是新生动物和年幼动物，如仔猪、小牛和家禽的生产性能的饮食中使用。
108.本发明在其第三方面的任一实施方案中，饲料产品或营养补充物可以用于在需要益生元低聚糖的生产性动物，特别是新生动物和年幼动物，如仔猪、小牛和小鸡的饮食中使用。
109.在本发明的第四方面中，其涉及根据本发明的饲料成分在用于生产性动物，特别是新生动物和年幼动物，如仔猪、小牛和小鸡的饮食中的用途。
110.实施例
111.材料和方法
112.酶和酶供应商：
113.bio-cat、vland biotech inc、strowin、jinan bestzyme、winovazyme、habio、challenge group、biocatalysts ltd和dsm。酶在2018年4月至2019年12月间供应，并且酶的具体名称参见以下。
[0114][0115]
薄层色谱法(tlc法)
[0116]
首先制备10％dm悬浮液样品，并使用ultra thorax仪器以2级均匀化30秒。将样品在室温下搅拌30分钟，并以3000g离心10分钟。上清液直接用于tlc。
[0117]
向tlc板添加1.4μl样品和不同的标准混合物。干燥之后，将该板放置在色谱罐中50分钟至60分钟，随后干燥并在显影液中浸入2秒。干燥之后，在150℃下短时间之后tlc图案变得可见。色谱流体由具有46％体积/体积正丁醇和31％体积/体积吡啶的去矿物质水组成。显影溶液由2g二苯胺、84ml丙酮、2ml苯胺和15ml 85％磷酸每100ml组成。
[0118]
离子交换色谱分析(dionex)
[0119]
制备10％dm悬浮液样品，并使用ultra turrax t25仪器，ika以2级均匀化30秒。将样品在室温下搅拌30分钟，并以3000g离心10分钟。上清液用于dionex或viscotek分析。
[0120]
低聚糖和糖通过具有脉冲安培检测的高性能阴离子交换色谱法(hpaec-pad，
dionex)进行分离和定量。使用外来麦芽糊精标准物来评估低聚糖。使用0.4ml分钟-1
的流量、150mm等度naoh和以下naoac梯度曲线将样品注入carbopacpa-200柱：0分钟至5分钟：0 mm至110 mm线性梯度；5分钟至30分钟：110 mm至350mm凸梯度。
[0121]
尺寸排阻色谱分析(viscotek)
[0122]
通过使用配备有两个串联柱的viscotek系统(malvern，uk)的尺寸排阻色谱法(sec)来检测样品：gs-320hq柱和gs-620hq柱(shodex)连接至包括折射率检测器(ri)、四桥粘度计检测器(vis)和光散射检测器(ls)的tda 302模块(三重检测器阵列)。ls包括直角光散射(rals)和小角光散射(lals)，其在相对于入射光束7
°
和90
°
下测量散射光。使用在1000rpm下在99℃下溶于milliq水(1mg/ml)中120分钟的支链淀粉(50kda，多分散性1.07，showa denko)校准仪器。用50mm甲酸铵(hco2nh4)缓冲液和0.5ml min-1
流量进行洗脱。样品通过0.22μm的离心过滤器过滤，将50μl样品注入(gpcmax模块)柱并在60℃下分离。使用真实的、特征明确的线性麦芽低聚糖作为外来标准物。使用omnisec软件4.7(malvern instrument，ltd.)分析数据。
[0123]
实施例1：
[0124]
显示大豆皮中糖酶作用的小试规模筛选
[0125]
在大豆皮生物质中测试了来自不同供应商的总共40种商业糖酶，其涵盖至少甘露聚糖酶、木聚糖酶、纤维素酶、β-葡聚糖酶和果胶酶的一般组。根据酶价格投配酶，对应于每重量的大豆皮干物质的固定价格而添加剂量，并相应地进行比较。大豆皮作为干粒输送，并在混合器中粗略粉碎。将酶和大豆皮混合，并在45重量％至48重量％的干物质(dm)含量、32℃下培养8小时至44小时。在这个小规模的筛选中使用约90g大豆皮。向所有样品中添加α-半乳糖苷酶以除去大豆皮生物质中的低聚糖水苏糖和棉子糖。在一些实验中，向反应混合物中添加发面酵母。在一些实验中，用h2so4将ph调节到4.5。
[0126]
使生物质水解之后，用dionex或viscotek方法测定其低聚糖dp 3-30(具有3至30个糖单元的低聚糖)的含量。tlc方法也被应用于进一步量化通过不同的酶酶切成低聚糖的模式。
[0127]
图1a、b和c显示了在ph调节的情况下培养21小时之后的第一次筛选结果以及用dionex方法对产品的分析。
[0128]
图2显示了在没有ph调节的情况下培养8小时至44小时之后的筛选结果，以及用dionex和viscotek方法对产品的分析。如果用相同的酶进行更多的分析，则在图中使用平均值。
[0129]
图3显示了用不同糖酶进行处理的大豆皮的糖组成，清楚地显示了在大豆皮中不同类型的酶不同地切割，分别产生甘露聚糖酶、木聚糖酶、果胶酶和β-葡聚糖酶/纤维素的典型模式。在道1至4中显示的参照糖混合物包含如下(从顶部读取)：
[0130]
混合1：木糖、蔗糖、棉子糖、水苏糖
[0131]
混合a：阿拉伯二糖、阿拉伯糖、甘露二糖、甘露三糖
[0132]
混合b：木糖、木二糖、木三糖、甘露二糖、甘露三糖
[0133]
混合c：半乳糖、半乳糖醛酸
[0134]
在用不同的酶组的小规模筛选中在16小时的水解之后获得的平均最大获得低聚糖水平，显示为以下最佳酶的平均分析值：
[0135] 低聚糖dp 3-30，dm的重量％对照1b-甘露聚糖酶11果胶酶9木聚糖酶8葡聚糖酶/纤维素酶5
[0136]
实施例2
[0137]
在中试规模中显示了大豆皮中的糖酶的影响
[0138]
在水平的、缓慢转动的反应器中进行三个水解实验，每个中试实验应用450kg大豆皮和来自筛选例的最有效起作用的酶，以及发面酵母和α-半乳糖苷酶。大豆皮粒预先不粉碎，初始dm和温度为48重量％和30℃，培养时间为16小时。
[0139]
进行了viscotek分析。低聚糖dp 3-30(具有3至30个糖单元的低聚糖)的含量重新计算为总大豆皮生物质的重量％。
[0140] 低聚糖dp 3-30，dm的重量％最佳果胶酶15.8最佳甘露聚糖酶22.8最佳木聚糖酶17.0
[0141]
实施例3
[0142]
显示了培养时间和酶剂量的影响
[0143]
如实施例1所述，用ph为4.5的水解条件(图4)或未调节的ph(图5)来检验培养时间的影响。图5还显示了包括一半酶剂量的影响。正如预期的那样，实验表明培养时间的影响是酶依赖性的。
[0144]
实施例4
[0145]
显示了与大豆皮相比，其它生物质中的低聚糖水平和糖酶的影响
[0146]
在一系列呈不同的形式的不同生物质中，测试了低聚糖的水平：
[0147]
a)未加工的生物质(对照)；
[0148]
b)在不添加糖酶情况下培养的生物质(将α-半乳糖苷酶添加到包含棉子糖、水苏糖和毛蕊花糖的生物质中，以除去这些低聚糖)；或者
[0149]
c)用商业糖酶培养的生物质。
[0150]
根据价格投配酶，对应于每重量的生物质干物质的固定价格而添加剂量，并相应地进行比较。生物质甜菜浆和大豆皮作为干粒输送，并在混合器中粗略粉碎。其他生物质在其输送时使用。将酶、发面酵母和生物质混合，并在45％或48％dm、32℃或37℃下培养16小时、20小时或44小时。水解之后，以与实施例1中所述相同的方式分析生物质。结果见图6。大豆低聚糖(棉子糖、水苏糖和毛蕊花糖)如果存在于未加工生物质中，则被减去。
[0151]
图6显示了在未加工生物质、在没有酶的情况下培养的生物质或酶处理的生物质的不同生物质中，低聚糖的dionex或viscotek定量。
[0152]
在相对基础上比较低聚糖的释放(与原料中的起始水平相比)，大豆皮作为可能释放最高相对量的生物质脱颖而出。
[0153][0154]
实施例5
[0155]
显示在大豆皮中培养dm的效果
[0156]
在未调节ph的情况下进行如实施例1所述进行的实验，以测试三种起始生物质dm水平：dm的45％、48％和51％。结果见图7，显示了tlc，表明用来自strowin的depol 793l(果胶酶)、木聚糖酶、甘露聚糖酶和纤维素酶没有使从45％至51％的dm％增加的效果。
[0157]
实施例6
[0158]
2018年5月至8月，在丹麦测试站进行了仔猪饲喂试验：“skjoldborg试验站，testgris，herning，丹麦”。使用常规猪生产系统测试了四种饮食，包括以下：
[0159]
1.在没有大豆皮情况下的对照；
[0160]
2.fasergold，挤出的大豆皮，量为按dm重量计2.5％；
[0161]
3.大豆皮(用α-半乳糖苷酶和发面酵母培养8小时，研磨并干燥)，量为按dm重量计2％；
[0162]
4.大豆皮(用α-半乳糖苷酶、ronozyme vp和发面酵母培养7小时，研磨并干燥)，量为按dm重量计2％；
[0163]
该试验在断乳后进行6周，三个独立的阶段(a、b和c)，每个阶段2周。大豆皮产品仅包含在阶段a期间。在阶段b和阶段c，给仔猪饲喂相同的饲料。饮食均不包含抗生素或治疗水平的兽用zno。所有的饮食随意饲喂。这些猪可永久获得新鲜水。阶段a的饮食以小麦(35％至38％)和大麦(15％)为基础，使用来自hamlet蛋白的hp300(19％)作为蛋白质源。每种饮食中使用等量的“预混料”(25％)，并使用大豆油以平衡饮食中的能量水平(2.7％至3.7％)。研磨小麦和大麦，并将饮食制粒。阶段b和阶段c的饮食由testgris生产，遵循丹麦饲喂标准。
[0164]
使用了4111头丹麦杂交仔猪，断乳龄为25
±
3天，平均体重为6.4kg。使用64个双栏。每个双栏中使用约2*32头仔猪。双围栏被分配至4种饮食中的一种。
[0165]
以平均日增重(adg)、采食量(fi)和饲料利用度(fu)(也被称为饲料转化率(fcr))来进行产出的测量。结果示于表1中。
[0166]
表1饲喂四种实验饮食的猪在阶段a(6kg至9kg)、阶段b(9kg至15kg)、阶段c(15kg至30kg)和整个测试期(a至c)的平均日增重(adg，g)、采食量(f1)和饲料利用度(fu)
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