專利名稱:用于活化發(fā)酵過程的組合物和加速天然產(chǎn)品發(fā)酵降解的方法
發(fā)酵過程是由酶類控制的，而酶本身是通過生物過程產(chǎn)生的。例如可分別將低聚糖和多糖中的配糖鍵裂解開的糖苷酶是通過動(dòng)物體的消化系統(tǒng)和由微生物兩者產(chǎn)生。
早已知悉，在難于消化的動(dòng)物飼料中添加由生物途徑，即用微生物方法獲得的糖苷酶，特別是纖維素酶，改進(jìn)了所述動(dòng)物飼料的利用性。另外，亦已知悉，在喂料前用纖維素酶處理具有高纖維素含量的飼料基質(zhì)，即麥稈，向日葵子榨油并或諸如此類，一方面可達(dá)到消化動(dòng)物胃中難以消化或不能消化的纖維素，而另一方面亦通過上述消化作用釋放出營養(yǎng)物質(zhì)，如各種蛋白質(zhì)，否則由于纖維素化學(xué)和機(jī)械的摻入，這些營養(yǎng)物質(zhì)在動(dòng)物的消化過程中不能被吸收。
本發(fā)明的目的是要加速這種已知的自身過程，并改進(jìn)其活性;本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供一種一般能夠活化發(fā)酵過程的組合物，該組合物不僅僅能消化用于制備動(dòng)物飼料的纖維素，而且亦能解決其他不同的問題。
具有高皂草苷含量的天然產(chǎn)品被用作為動(dòng)物飼料已有相當(dāng)長一段時(shí)間。這方面特別是粟類和苜蓿飼料，這兩種植物和植物產(chǎn)品分別具有高皂草苷含量。皂草苷類本身是一組具有所有一系列共同性質(zhì)的化合物。根據(jù)皂草苷類的化學(xué)結(jié)構(gòu)，它們是苷類，其糖苷配基即皂草配基具有不同的基本結(jié)構(gòu)，根據(jù)皂草苷的結(jié)構(gòu)分為三類，三萜皂草苷類，中性甾族皂草苷類和堿性甾族皂草苷類。而后兩類的經(jīng)濟(jì)價(jià)值較少，若全用其的話，主要是用作為制備一些其他物質(zhì)如藥物組合物的原料，由于三萜皂草苷類的表面活性，它可在技術(shù)上被應(yīng)用。從皂樹皮提取的皂樹皮提取物含有三萜皂草苷，被美國食物及藥品管理局批準(zhǔn)可用于食品和飲料中，在東方這種提取物用于制備糖果。
另外，皂草甘類已用于農(nóng)田中，如作為廢產(chǎn)物處理劑(歐洲專利EP-A10063621)，和作為農(nóng)業(yè)土壤和林業(yè)土壤的處理劑(EP-A10063622)。在這兩個(gè)專利中，加進(jìn)或應(yīng)用含有皂草苷的水溶使得需氧菌的生長優(yōu)于厭氧菌的生長，因此一方而可加速廢產(chǎn)物細(xì)菌降解，而另一方面亦可加速土地的細(xì)菌降解。此外，在所描述的方法中還提出厭氧細(xì)菌的生長將會(huì)受到抑制。在頭一個(gè)提到的歐洲專利EP-A1中亦提到皂草苷類可用于處理具有高營養(yǎng)含量的農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品。所提到的這類副產(chǎn)品有麥稈，特別是玉米稈或稻殼或諸如此類，這類農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品可作堆肥或加進(jìn)皂草苷類被分解。通過這種分解可獲得部份有價(jià)值的動(dòng)物飼料。在此情況下由于細(xì)菌的生長而發(fā)生分解并且大大加速分解的過程。由于制備動(dòng)物飼料的特別分解，表明出有作為需氧細(xì)菌營養(yǎng)介質(zhì)的糖密的存在，因?yàn)樘敲艿钠湔澈闲允沟迷聿蒈漳軌虮３终掣皆诠腆w上面不易移去。
雖然所提出的方法無疑地會(huì)發(fā)生一個(gè)通過細(xì)菌來加速自然腐敗的作用，但通過細(xì)菌引發(fā)的方法進(jìn)行得比較慢，因此如上面已提到的，為了加速這些自然過程，首先將由比較慢的細(xì)菌生長所產(chǎn)生的活性酶分離，然后將其用于實(shí)際的降解過程，特別用于由農(nóng)業(yè)廢產(chǎn)物生產(chǎn)的動(dòng)物飼料的過程。由于在這些過程中可事前直接使用所需量的酶，因而不需要等到由于細(xì)菌偶然的生長而形成需要量的所需酶(假如上述生長能有所加速的話)，其中使用了所需的酶類的這些過程，可直接地，更有選擇地并亦基本上更快地進(jìn)行。因此，一般來說，特別是從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)來看，廢料生產(chǎn)動(dòng)物飼料需要選擇一種使廢產(chǎn)物如麥稈，向日葵殼(sunflowershot)，糠之類能被降解的方法，以便使動(dòng)物胃能更好地吸收。
曾意外地發(fā)現(xiàn)皂草苷類，特別是三萜皂草苷類，尤其是皂樹皮皂草苷具有能大大加速被酶降解的高分子產(chǎn)物的降解率。因此可以觀察到在用纖維素酶類降解纖維素的已知方法中，在降解過程中加入皂草苷，纖維素的降解水平有很大的改進(jìn)。其他酶類，如蛋白酶類，酯酶類的降解率亦得到類似的結(jié)果。
因此本發(fā)明涉及一種用于活化發(fā)酵過程的組合物，該組合物除了包括防腐劑和穩(wěn)定劑及任意的稀釋劑，色料，香味調(diào)節(jié)劑，增稠劑等以外，還含有一種或多種酶和皂草苷。如上所提，皂草苷類一般可用于所要求的目的，然而采用三萜皂草苷，最好采用皂樹皮皂草苷將會(huì)得到最佳的結(jié)果。
本發(fā)明所用的酶類特別指糖苷酶類，最好是纖維素酶。然而，用其他糖苷酶類，例如用淀粉酶亦可能起到加速降解過程的意想不到的作用。其他酶類，如蛋白酶類或酯酶類亦可應(yīng)用。這點(diǎn)特別有利，由于在大多數(shù)情況下農(nóng)業(yè)的廢產(chǎn)物并非只限于某一特定物質(zhì)，如纖維素，而且在這基本組分中含有能用作為飼料的其他物質(zhì)如蛋白質(zhì)或脂肪。這些其他可作為飼料的物質(zhì)由于它們摻進(jìn)了纖維素物質(zhì)的架構(gòu)中，起初不受酶的影響;只有在纖維素被纖維素酶降解以后，這些其他營養(yǎng)活性物質(zhì)本身才有可能由于酶的作用被分解或降解。
本發(fā)明一個(gè)典型的組合物包括例如每升2克皂樹皮皂草苷，500克酶，5克防腐劑和300克粘合劑，糖蜜是較好的粘合劑。
假如本發(fā)明的組合物需要貯藏一段較長的時(shí)間，最好將酶和其他成份分開來存放，以避免在混合物中不需要的反應(yīng)，而這些反應(yīng)會(huì)削弱了預(yù)期的效果。
另外本發(fā)明涉及一個(gè)加速天然產(chǎn)品發(fā)酵降解的方法，其中將酶類加進(jìn)天然產(chǎn)品中，特別是具有高木質(zhì)素含量的多糖類中，該方法包括分別添加皂草苷或皂草苷配基或分別添加含有皂草苷或皂草苷配基的提取物或制劑，其量以每噸基質(zhì)分別含0.2至20克的皂草苷或皂草配基。
在此方法中亦使用三萜皂草苷類，特別是皂樹皮皂草苷，但最好以皂樹皮提取物的形式來使用。
如上所述，在本發(fā)明的方法中纖維素酶，淀粉酶，蛋白酶和酯酶亦可單獨(dú)或混合使用。
由于酶類價(jià)錢昂貴，并且開始所用一定量的酶不能顯著地起加速作用，所以加酶的上限主要根據(jù)經(jīng)濟(jì)上的考慮來決定。
本發(fā)明的方法可在發(fā)酵過程進(jìn)行的每個(gè)溫度下實(shí)際實(shí)施，由于發(fā)酵過程在溫度升到一特定溫度時(shí)能更迅速地進(jìn)行，因此存在著一個(gè)優(yōu)選溫度。
因此最好首先通過暫短的初步試驗(yàn)來確定皂草苷的量，酶量，和過程的溫度等最優(yōu)條件，然后才用大量基質(zhì)進(jìn)行本發(fā)明的方法。
根據(jù)本發(fā)明的方法有可能首次將廢產(chǎn)物轉(zhuǎn)變成具有高價(jià)值的動(dòng)物飼料而不需要用復(fù)雜的方法。因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的方法，不必要培養(yǎng)細(xì)菌，只需在喂料前一段時(shí)間或在即喂料前向基質(zhì)加進(jìn)酶和皂草苷的混合物便可。前一種情況取決于加進(jìn)組合物至喂料前的時(shí)間長短，基質(zhì)可以部份分解或全部分解，后一種情況，即在即要喂料之前將皂草苷和酶的混合物加進(jìn)飼料中，混合物將起消化助劑的作用并分別使在動(dòng)物消化系統(tǒng)中發(fā)生的基質(zhì)分解得到改進(jìn)。很明顯，特別是后一種情況可以節(jié)省時(shí)間和貯存青飼料的地方。因?yàn)榈侥壳盀橹?特別是對用細(xì)菌培養(yǎng)基來分解廢產(chǎn)品的情況-這些產(chǎn)品必須在一個(gè)特別的罐內(nèi)貯存一段長時(shí)間直至所加的細(xì)菌產(chǎn)生足夠的酶來分別降解和分解廢產(chǎn)品。
另外，本發(fā)明的組合物和方法亦可用于除分解天然產(chǎn)品作動(dòng)物飼料以外的其他方面?？偟膩碚f本發(fā)明的組合物和方法可用于所有要將高度縮合的自然產(chǎn)品分裂為較少化學(xué)單位的情況，如經(jīng)證明，若在播種前將種子經(jīng)本發(fā)明的組合物處理是有利的，因?yàn)楦叻肿拥姆N子殼會(huì)至少部份地降解，這樣就大大促進(jìn)了發(fā)芽能力。
本發(fā)明可以通過下面的例子來說明，但并不限于此。
實(shí)例用含有纖維素酶的本發(fā)明組合物來處理向日葵提取殼(sunflower extraction shot)。
在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)，其中用本發(fā)明的組合物來處理向日葵提取殼，并分別單獨(dú)用纖維素酶和單獨(dú)用皂草苷來處理向日葵提取殼以作對照。
從所有樣品中制備其水溶液，并測定從木質(zhì)素纖維素所生成的葡萄糖的增量，在處理渣料48小時(shí)后將各種樣品進(jìn)行第一次分析，然后隔1個(gè)月，最后隔兩個(gè)月進(jìn)行分析。經(jīng)此期間后，將處理過的渣加進(jìn)幾種動(dòng)物飼料中(普通標(biāo)準(zhǔn)飼料)并將所處理過的飼料喂養(yǎng)體重為30至60公斤的小豬和肥豬。
通過此喂養(yǎng)試驗(yàn)，將用實(shí)驗(yàn)室獲得的分析結(jié)果附之于實(shí)踐，一方面加進(jìn)飼料中的渣料量可以增加(由于差的消化性和育肥特性，目前加進(jìn)未經(jīng)處理的渣料量最多為3%)，另一方面，盡管由于大大增加了經(jīng)處理過漬料的百份數(shù)仍然增加了豬的體重。
1)對照未經(jīng)處理渣料 葡萄糖%(重量)48小時(shí)后 0.0282個(gè)月后仍無變化2)單獨(dú)用纖維素酶300國際單位/毫克原料纖維48小時(shí)后 0.075%1月后 0.078%2月后 0.194%3)單獨(dú)用500ml 2%的皂樹皮皂草苷溶液/噸48小時(shí)后 0.100%2個(gè)月后仍無變化
4)皂樹皮皂草苷溶液+上述劑量的纖維素酶48小時(shí)后 0.081%1月后 0.196%2月后 0.608%飼養(yǎng)試驗(yàn)1)小豬a)用不含向日葵渣料的對照飼料b)用含有根據(jù)上述第4)處理過的渣料的試驗(yàn)飼料每日體重的增加以克算 a)390克 b)410克消耗飼料公斤數(shù)/增加每公斤體重 a)3.54公斤 b)3.51公斤2)小豬(體重在30和60公斤之間)a)用含3%(重量)未經(jīng)處理的渣的對照飼料b)用含10%(重量)根據(jù)上述第4)處理過渣料的試驗(yàn)飼料每日體重的增加以克算 a)696克 b)804克消耗飼料公斤數(shù)/生產(chǎn)每公斤肉 a)3.91公斤 b)2.54公斤3)肥豬的最后育肥a)用含3%(重量)未經(jīng)處理渣料的對照飼料b)用含12%(重量)根據(jù)上述第4)處理過渣料的試驗(yàn)飼料每日體重增加以克算 a)593克 b)638克消耗飼料公斤數(shù)/生產(chǎn)每公斤肉 a)4.82克 b)4.37克試驗(yàn)動(dòng)物頭數(shù)240由于經(jīng)本發(fā)明的組合物處理，作為蛋白質(zhì)載體的向日葵提取殼的用量將可大大地增加，而昂貴的大豆進(jìn)口量則可減少。
雖然本發(fā)明經(jīng)詳細(xì)并用具體例子作了描述，但很明顯，可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)作出改變和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種用于活化發(fā)酵過程的組合物，其中包括除防腐劑和穩(wěn)定劑及任意的稀釋劑，色料，香味調(diào)節(jié)劑，增稠劑和諸如此類以外還含有一種或多種酶和皂草苷。
2.權(quán)利要求
1的組合物，其中皂草苷是一種三萜皂草苷。
3.權(quán)利要求
2的組合物，其中皂草苷是皂樹皮皂草苷。
4.權(quán)利要求
1至3中之一的組合物，可單獨(dú)包括糖苷酶，纖維素酶，蛋白酶，酯酶或淀粉酶或和其他酶在一起。
5.權(quán)利要求
1至4之一的組合物，其每升包括2克皂樹皮皂草苷，500克酶，5克防腐劑和300克粘合劑。
6.一種加速天然產(chǎn)品發(fā)酵降解的方法，其中將酶類加進(jìn)天然產(chǎn)品特別是含有多糖類的木質(zhì)素中，此方法包括分別將皂草苷和皂草配基或分別含有皂草苷或皂草配基的提取物或制劑以每噸基質(zhì)分別含0.2至20克皂草苷或皂草配基的量加進(jìn)基質(zhì)中。
7.權(quán)利要求
6的方法，其中使用三萜皂草苷。
8.權(quán)利要求
7的方法，其中使用皂樹皮皂草苷。
9.權(quán)利要求
6至8之一的方法，其中纖維素酶可作為酶使用。
10.權(quán)利要求
6至8之一的方法其中淀粉酶可作為酶使用。
11.權(quán)利要求
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為酶使用。
12.使用一種包括除防腐劑和穩(wěn)定劑及任意的稀釋劑，色料，香味調(diào)節(jié)劑，增稠劑和諸如此類外還含有一種或多種酶類的組合物來活化發(fā)酵過程。
專利摘要
本發(fā)明涉及含有酶類，特別是糖苷酶，纖維素酶，蛋白酶，酯酶或淀粉酶和皂草苷如三萜皂草苷，特別是皂樹皮皂草苷的組合物類，活化發(fā)酵方法和加速天然產(chǎn)品特別是含有木質(zhì)素的多糖類的發(fā)酵降解。
文檔編號(hào)C12N9/96GK87107897SQ87107897
公開日1988年5月25日 申請日期1987年11月16日
發(fā)明者彼得·萊瑙阿 申請人:阿格羅康農(nóng)業(yè)諮詢股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan